(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムであって、
前記位置推定システムが、複数の位置の各々について前記移動局と前記固定局との間の電波強度を繰り返し測定することで作成した、当該複数の位置の各々における電波強度の頻度分布を示すラジオマップを記憶する記憶部と、
位置を推定される前記移動局を指定する指定部と、
前記指定部により指定された前記移動局と前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を前記ラジオマップと照合することによって、前記移動局の位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部により推定された前記移動局の位置を通知する通知部と、
前記位置推定部により推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける受付部と、
前記移動局の位置が正しいことを示す操作を前記受付部が受け付けた場合に、前記電波強度の計測値に基づいて、前記ラジオマップを更新する処理である適応化を行う適応化部とを備える
位置推定システム。
【請求項２】
さらに、前記移動局の存在を報知する報知部を備え、
前記受付部は、前記報知部により存在を報知された前記移動局の正しい位置を入力する操作をさらに受け付け、
前記適応化部は、前記移動局の位置が正しくないことを示す操作を前記受付部が受け付けた場合に、前記受付部がさらに受け付けた前記移動局の正しい位置と、前記電波強度の計測値とに基づいて、前記正しい位置のラジオマップの適応化を行う
請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項３】
前記適応化部は、前記電波強度の計測値と前記ラジオマップとの乖離の大きさが所定の大きさより大きければ、前記ラジオマップの適応化を行わない
請求項１又は２に記載の位置推定システム。
【請求項４】
前記受付部は、前記位置推定部により推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付けるときに、認証を要求する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置推定システム。
【請求項５】
少なくとも１つの固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定方法であって、
位置を推定される前記移動局を指定する指定ステップと、
指定した前記移動局と前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を、予め記憶しているラジオマップであって、複数の位置の各々について前記移動局と前記固定局との間の電波強度を繰り返し測定することで作成した、当該複数の位置の各々における電波強度の頻度分布を示す前記ラジオマップに照合することによって、前記移動局の位置を推定する位置推定ステップと、
推定した前記移動局の位置を通知する通知ステップと、
推定した前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける受付ステップと、
前記移動局の位置が正しいことを示す操作を受け付けた場合に、前記電波強度の計測値に基づいて、前記ラジオマップを更新する処理である適応化を行う適応化ステップとを含む
位置推定方法。
【請求項６】
少なくとも１つの固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムにおける位置推定装置であって、
前記位置推定システムが、複数の位置の各々について前記移動局と前記固定局との間の電波強度を繰り返し測定することで作成した、当該複数の位置の各々における電波強度の頻度分布を示すラジオマップを記憶する記憶部と、
位置を推定される前記移動局を指定する指定部と、
前記指定部により指定された前記移動局と前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を前記ラジオマップと照合することによって、前記移動局の位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部により推定された前記移動局の位置を通知する通知部と、
前記位置推定部により推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を前記移動局が受け付けた場合に、前記移動局から、前記移動局の位置が正しいか否かを示す情報を受信する通信部と、
前記移動局の位置が正しいことを示す情報を前記通信部が受信した場合に、前記電波強度の計測値に基づいて、前記ラジオマップを更新する処理である適応化を行う適応化部とを備える
位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信により、位置を推定する位置推定システム及び移動局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動局の位置を推定するために、固定局と移動局との間で送受信される信号の電波強度を利用する位置推定法が知られている。これは、ラジオマップ（事前に位置毎の電波強度を計測することにより取得された電波強度特徴量）を作成しておき、位置を推定したい移動局と固定局との間の電波強度とラジオマップとのマッチングにより、移動局の位置を推定する方法である。この方法を用いて、例えば、病院又は倉庫等における物品の所在を確認することができる。
【０００３】
しかし、移動局と固定局との間の電波強度は、環境変動（例えば、温度、湿度の変化又は空間内の大きな物体の移設や撤去等）により大きく変動してしまう。そうすると、位置推定の際に計測した電波強度と、事前に作成したラジオマップとの乖離が大きくなってしまい、移動局の位置を誤推定してしまうことがある。
【０００４】
そこで、計測した電波強度とラジオマップとの乖離を抑制するために、計測した電波強度を観測データとして定期的に収集することでラジオマップの適応化を行う（つまり、ラジオマップを最新の電波環境に近づけるために更新する）技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、観測データの収集を定期的に人手により行うために、観測データの収集及びラジオマップの適応化に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためのものであり、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる位置推定システム及び移動局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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る位置推定システムは、少なくとも１つの固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムであって、複数の位置の各々における電波強度の特徴を示すラジオマップを記憶する記憶部と、位置を推定される前記移動局を指定する指定部と、前記指定部により指定された前記移動局と前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を前記ラジオマップと照合することによって、前記移動局の位置を推定する位置推定部と、前記位置推定部により推定された前記移動局の位置を通知する通知部と、前記位置推定部により推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける受付部と、前記移動局の位置が正しいことを示す操作を前記受付部が受け付けた場合に、前記電波強度の計測値に基づいて、前記ラジオマップを更新する処理である適応化を行う適応化部とを備える。
【０００９】
これによれば、位置推定システムから通知された移動局の位置が正しいか否かをユーザが入力することにより、ユーザが物品を取りに行くついでに移動局と固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値である観測データが収集される。また、推定された移動局の位置は、実際にユーザにより正しいか否かを確認された後に観測データと紐付けされる。従って、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【００１０】
さらに、前記移動局の存在を報知する報知部を備え、前記受付部は、前記報知部により存在を報知された前記移動局の正しい位置を入力する操作をさらに受け付け、前記適応化部は、前記移動局の位置が正しくないことを示す操作を前記受付部が受け付けた場合に、前記受付部がさらに受け付けた前記移動局の正しい位置と、前記電波強度の計測値とに基づいて、前記正しい位置のラジオマップの適応化を行ってもよい。
【００１１】
これによれば、位置推定システムから通知された移動局の位置が正しくない場合でも、報知部が移動局の存在を報知することによりユーザは移動局の正しい位置を認識できるので、ユーザが移動局の正しい位置を入力することにより移動局の正しい位置と観測データとが紐付けされる。従って、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【００１２】
また、前記適応化部は、前記電波強度の計測値と前記ラジオマップとの乖離の大きさが所定の大きさより大きければ、前記ラジオマップの適応化を行わなくてもよい。
【００１３】
これによれば、ラジオマップとの乖離が大きすぎる観測データが得られた場合には、ラジオマップの適応化が行われないので、ラジオマップの性能の低下を抑制することができる。
【００１４】
また、前記受付部は、前記位置推定部により推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付けるときに、認証を要求してもよい。
【００１５】
これによれば、認証されたユーザのみがラジオマップの適応化を行うことができる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る移動局は、少なくとも１つの固定局に対する位置を推定される移動局であって、前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を送信する通信部と、推定された前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける受付部とを備え、前記通信部は、推定された前記移動局の位置が正しいことを示す操作を前記受付部が受け付けた場合に、前記移動局の位置が正しいことを示す信号を送信する。
【００１７】
これによれば、位置推定装置により推定された移動局の位置が正しいか否かをユーザが入力することにより、ユーザが移動局を取りに行くついでに移動局と固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値である観測データが収集される。また、推定された移動局の位置は、実際にユーザにより正しいか否かを確認された後に観測データと紐付けされる。従って、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【００１８】
さらに、前記移動局の存在を報知する報知部を備え、前記通信部は、前記移動局の存在を報知する指示を受信し、前記報知部は、前記通信部が前記指示を受信することにより、前記移動局の存在を報知してもよい。
【００１９】
これによれば、移動局は自身の存在を報知するので、ユーザは移動局の存在を容易に確認することができる。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る位置推定方法は、少なくとも１つの固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定方法であって、位置を推定される前記移動局を指定する指定ステップと、指定した前記移動局と前記固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値を、予め記憶している複数の位置の各々における電波強度の特徴を示すラジオマップに照合することによって、前記移動局の位置を推定する位置推定ステップと、推定した前記移動局の位置を通知する通知ステップと、推定した前記移動局の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける受付ステップと、前記移動局の位置が正しいことを示す操作を受け付けた場合に、前記電波強度の計測値に基づいて、前記ラジオマップを更新する処理である適応化を行う適応化ステップとを含む。
【００２１】
これによれば、位置推定方法により推定された移動局の位置が正しいか否かをユーザが入力することにより、ユーザが移動局を取りに行くついでに移動局と固定局との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値である観測データが収集される。また、推定された移動局の位置は、実際にユーザにより正しいか否かを確認された後に観測データと紐付けされる。従って、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【００２２】
なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現することもできる。また、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することも、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体として実現することもできる。また、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現することもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態における位置推定システムの機能を示すブロック図
【図２】移動局の例を示す図
【図３】電波強度を計測するエリアの分割を示す図
【図４】ラジオマップを作成する手順を示すフローチャート
【図５】位置Ａ１における電波強度を計測した値の頻度分布を示す図
【図６】位置Ａ１における電波強度の確率分布を示す図
【図７】位置Ａ２における電波強度の確率分布を示す図
【図８】位置Ａ３における電波強度の確率分布を示す図
【図９】実施の形態における位置推定システムの動作を示す通信シーケンス図
【図１０】ラジオマップの適応化のイメージを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一態様に係る位置推定システム及び移動局について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２６】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００２７】
なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００２８】
（実施の形態）
［１．位置推定システムの全体構成］
図１は、実施の形態における位置推定システム１の機能構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、本実施の形態の位置推定システム１は、例えば、血圧計又は心電計等の医療機器等に移動局３０を貼付することで、これらの機器の位置を推定できるシステムである。位置推定システム１は、位置推定装置１０、固定局２０及び移動局３０を備える。
【００３０】
［２．位置推定装置の機能構成］
位置推定装置１０は、移動局３０の位置を推定する装置であり、記憶部１１、指定部１２、位置推定部１３、通信部１４、通知部１５及び適応化部１６を備える。
【００３１】
記憶部１１は、複数の位置の各々における電波強度（ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ））との関係を示すラジオマップと後述する位置推定部１３が推定した移動局３０の位置と通信部１４が受信した観測データとを記憶する。本実施の形態では、ラジオマップは複数の位置の各々における電波強度の特徴として電波強度の確率分布を用いて表される。また、複数の位置の各々における電波強度とは、固定局２０（第１〜第３のＡＰ２０ａ〜ＡＰ２０ｃ）から複数の位置の各々における移動局３０への電波強度、又は、複数の位置の各々における移動局３０から固定局２０への電波強度のことである。ここでは、複数の位置の各々における電波強度とは、固定局２０から複数の位置の各々における移動局３０への電波強度のことである。なお、本実施の形態では、複数の位置の各々における電波強度との関係を、確率分布を用いて表すラジオマップを用いる構成とするが、これに限らない。例えば、ラジオマップは、その他の電波強度の特徴を用いて表されてもよい。 
【００３２】
指定部１２は、位置を推定される移動局３０を指定する処理部であり、例えばキーボード、テンキー又はタッチパネル等を備える。位置を推定される移動局３０が例えばタッチパネルで指定されることにより、後述する通信部１４は指定部１２で指定された移動局３０に対する観測データの生成の指示を送信する。
【００３３】
位置推定部１３は、指定部１２により指定された移動局３０と固定局２０との間の（ここでは、固定局２０から移動局３０への）電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値である観測データをラジオマップと照合することによって、移動局３０の位置を推定する処理部である。
【００３４】
通信部１４は、信号を送受信する処理部である。具体的には、通信部１４は、移動局３０に対する探索及び報知の指示を送信、観測データを受信、及び、後述する受付部３３の受け付けた操作結果を受信する。本実施の形態では、これらの信号は、固定局２０の通信部２１を中継して移動局３０の通信部３１との間で送受信される。なお、通信部１４は、移動局３０の通信部３１との間で直接信号を送受信してもよい。
【００３５】
通知部１５は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置を通知し、また、報知の指示が入力される処理部であり、例えばディスプレイ等の表示部とキーボード、テンキー又はタッチパネル等の入力部とを備える。例えば、ディスプレイに推定された移動局３０の位置が表示されることにより、ユーザに移動局３０の位置が通知される。さらに、例えば、タッチパネルで報知の指示が入力されると、通信部１４は、位置が推定された移動局３０に対する報知の指示を送信する。
【００３６】
適応化部１６は、移動局３０の位置が正しいことを示す操作を後述する受付部３３が受け付けた場合に、固定局２０から移動局３０への電波強度の計測値である観測データ、及び、位置推定部１３が推定した移動局３０の位置に基づいて、ラジオマップの適応化を行う（つまり、ラジオマップを最新の電波環境に近づけるために更新する）処理部である。
【００３７】
［３．固定局の機能構成］
固定局２０は、位置推定装置１０及び移動局３０と無線接続をする無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）であり、通信部２１を備える。本実施の形態では固定局２０として、第１のＡＰ２０ａ、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃが配置されている（第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃは後述する図３に示す）。なお、図１では、固定局２０は第１のＡＰ２０ａとして示されている。
【００３８】
通信部２１は、位置推定装置１０の通信部１４及び移動局３０の通信部３１との間で信号を送受信する処理部である。具体的には、固定局２０（第１のＡＰ２０ａ）が備える通信部２１は位置推定装置１０からの信号を受信して、その信号を移動局３０へ送信し、また、移動局３０からの信号を受信して、その信号を位置推定装置１０へ送信する。つまり、位置推定装置１０と移動局３０との間の信号の中継をする。なお、第１〜第３のＡＰ２０ａ〜ＡＰ２０ｃのうちの少なくとも１つが位置推定装置１０と移動局３０との間の信号の中継をすればよく、また、２つ以上が中継をしてもよい。また、本実施の形態では、通信部２１は、位置推定装置１０と移動局３０との間の信号の中継をしているが、位置推定装置１０と移動局３０との間の信号の中継をしなくてもよい。つまり、位置推定装置１０と移動局３０とが直接信号の送受信をしてもよい。
【００３９】
また、通信部２１は、電波強度の計測対象信号を発信する。電波強度の計測対象信号には、例えば、第１〜第３のＡＰ２０ａ〜ＡＰ２０ｃから周期的に発信されるビーコンと呼ばれる信号が用いられる。つまり、各ＡＰそれぞれの通信部２１は、周期的にビーコンを移動局３０に発信する。なお、各ＡＰそれぞれの通信部２１は、任意のタイミングでビーコンを送信してもよい。また、各ＡＰから発信されるビーコンには、各ＡＰに固有のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを表す信号が含まれるため、移動局３０は、各ＡＰから発信されるビーコンの電波強度を個別に計測することができる。
【００４０】
［４．移動局の機能構成］
移動局３０は、無線ＬＡＮ対応の無線タグ（アンテナとＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）とを備えた装置）等である。通信機能を持たない物品は無線タグである移動局３０を貼付されることで、移動局３０とみなされる。移動局３０は複数の物品（例えば、血圧計又は心電計等の医療機器等）にそれぞれ貼付される。移動局３０は、通信部３１、観測データ生成部３２、受付部３３及び報知部３４を備える。
【００４１】
通信部３１は、信号を送受信する処理部である。具体的には、移動局３０に対する探索及び報知の指示を受信、固定局２０との間の電波強度を計測することにより得られる電波強度の計測値である観測データを送信、及び、後述する受付部３３の受け付けた操作結果を送信する。本実施の形態では、これらの信号は、固定局２０の通信部２１を中継して位置推定装置１０の通信部１４との間で送受信される。なお、通信部３１は、位置推定装置１０の通信部１４との間で直接信号を送受信してもよい。
【００４２】
また、通信部３１は、固定局２０から発信されたビーコンを受信する。
【００４３】
観測データ生成部３２は、通信部３１が受信したビーコンの電波強度を計測し、固定局２０から移動局３０への電波強度の計測値である観測データを生成する処理部である。
【００４４】
受付部３３は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置が正しいか否かを示す操作を受け付ける例えばボタン等である。移動局３０の位置が正しいか否かを示す操作を受け付けるためには、受付部３３は少なくとも正解ボタンを備えればよいが、本実施の形態では、正解ボタン３３ａ、不正解ボタン３３ｂ及びテンキー３３ｃを備える。また、受付部３３は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置が正しいか否かを示す操作を受け付けるときに、ユーザＩＤ又はパスワード等の認証を要求する。
【００４５】
報知部３４は、移動局３０の存在を報知する、例えばスピーカ等である。報知部３４は、通信部３１が移動局３０に対する報知の指示を受信することにより、例えばアラームを鳴らす。
【００４６】
図２は、移動局３０の例を示す図である。図２に示されるように、移動局３０は、ボタンやスピーカ等を備え、ユーザにボタンを操作される。さらに、移動局３０は、ユーザが扱いやすく、また、物品に取り付けやすくするために、例えば、手のひらで扱うことができるサイズである。
【００４７】
［５．ラジオマップの作成手順］
次に、図３及び図４を用いて記憶部１１に記憶されるラジオマップの作成手順について説明する。
【００４８】
図３は、電波強度を計測するエリアの分割を示す図である。図３の点線で示された格子によって分割された各領域内における電波強度が、繰り返し計測され、頻度分布が作成される。分割された各領域の形状や寸法は、計測精度、建物の間取り、必要とされる位置推定精度等に応じて適宜決定される。なお、計測は、位置推定において使用される移動局３０を用いて行われてもよく、他の計測器を用いて行われてもよい。上記の頻度分布作成処理を全ての格子において行ない、ラジオマップを作成する。
【００４９】
次に、ラジオマップを作成する手順を説明する。
【００５０】
図４は、ラジオマップを作成する手順を示すフローチャートである。
【００５１】
まず、電波強度を計測する位置が決定される（Ｓ１０）。次に、決定された位置において計測される対象の固定局２０が、第１のＡＰ２０ａに決定される（Ｓ１１）。そして、第１のＡＰ２０ａからの電波強度が、繰り返し計測され（Ｓ１２）、電波強度の計測値が蓄積されて頻度分布が作成される（Ｓ１３）。計測値の蓄積が完了した後、計測対象の固定局２０が第１のＡＰ２０ａから第２のＡＰ２０ｂに変更される（Ｓ１４、Ｓ１１）。
【００５２】
そして、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃに対しても同様に、電波強度の計測及び蓄積が行われた後、計測位置が次の位置に移動される（Ｓ１５、Ｓ１０）。
【００５３】
次の計測位置についても同様に各ＡＰからの電波強度計測及び計測値蓄積が行われる。
【００５４】
全計測位置における電波強度計測及び計測値蓄積が完了して、全計測位置における頻度分布が作成された後、頻度分布から確率分布が作成される（Ｓ１６）。なお、本実施の形態では、頻度分布を混合正規分布によって近似して確率分布を作成する場合について説明するが、混合正規分布による近似に限らず、他の各種の方法で確率分布を作成することができる。ここで、任意の頻度分布を十分に近似できるＭ個の正規分布からなる混合正規分布を用いることで、各正規分布に対する重みｗｍ、平均μｍ、及び、分散σ２ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の３Ｍ個のパラメータを用いて、後述する尤度は計算される。各パラメータは、例えば、ＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムによって推定される。混合正規分布のパラメータ計算が完了すれば、ラジオマップの作成手順は終了となる。
【００５５】
図５は、図３の位置Ａ１における各ＡＰからの電波強度を計測した値の頻度分布を示す図である。第１のＡＰ２０ａ、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃからの電波強度の出現頻度が、それぞれ、丸印、四角印及び三角印で表されている。
【００５６】
図６は、図５に示された各頻度分布を混合正規分布によって近似した確率分布を示す図である。第１のＡＰ２０ａ、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃからの電波強度の出現確率が、それぞれ、実線、一点鎖線及び点線で表されている。位置Ａ１におけるラジオマップはこのように作成される。
【００５７】
図７及び図８は、それぞれ、図３の位置Ａ２及び位置Ａ３における電波強度計測値の各頻度分布を近似した確率分布を示す図である。第１のＡＰ２０ａ、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃからの電波強度の出現確率が、それぞれ、実線、一点鎖線及び点線で表されている。
【００５８】
このようにして、図３の点線で示された格子によって分割された領域全てにおいてラジオマップが作成される。
【００５９】
［６．位置の推定方法］
次に、位置推定部１３での位置の推定方法について説明する。
【００６０】
ある位置において計測された固定局２０から移動局３０への電波強度の計測値と、ラジオマップの各位置における確率分布との類似度を表す値を尤度という。つまり、尤度の最も大きくなるラジオマップの位置が移動局３０の位置と推定される。確率分布が混合正規分布によって作成された場合、Ｎ個の固定局２０（ＡＰｎ（ｎ＝１〜Ｎ））から移動局３０への電波強度をｒｎとすると、位置ｐｉにおける尤度Ｌ（ｐｉ）は、次式１及び２を用いて求められる。
【００６１】
【数１】
0006446931.tif 000002
【数２】
0006446931.tif 000003
【００６２】
ここで、ｒｎは移動局３０によって計測されたＡＰｎからの電波強度、Ｗｍ,n（ｍ＝１〜Ｍ）はn番目の固定局２０の各正規分布に対する重み、μｍ,nはn番目の固定局２０の各正規分布に対する平均、σ２ｍ,nはn番目の固定局２０の各正規分布に対する分散を表す。
【００６３】
式１及び２から、各位置における尤度Ｌ（ｐｉ）が計算され、尤度Ｌ（ｐｉ）が最も大きい位置ｐｉが移動局３０の位置と推定される。このようにして、移動局３０の位置が推定される。
【００６４】
［７．位置推定システムの動作］
次に、図１のように構成された本実施の形態の位置推定システム１の動作について説明する。
【００６５】
図９は、実施の形態における位置推定システム１の動作を示す通信シーケンス図である。ここでは、位置推定装置１０、固定局２０（第１のＡＰ２０ａ）及び移動局３０間の通信手順が示されている。
【００６６】
まず、探索される物品がユーザにより位置推定装置１０の指定部１２に入力される（Ｓ２０）。探索される物品には移動局３０が貼付されており、指定部１２は探索される物品に貼付されている移動局３０を指定する。
【００６７】
位置推定装置１０の通信部１４は、指定部１２により指定された移動局３０に対する観測データの生成の指示を、固定局２０に送信する（Ｓ２１）。
【００６８】
観測データの生成の指示を受信した固定局２０の通信部２１は、観測データの生成の指示を、さらに、移動局３０に送信する（Ｓ２２）。
【００６９】
観測データの生成の指示を受信した移動局３０の通信部３１は、各ＡＰから発信されたビーコンを受信する。観測データ生成部３２は受信したビーコンの電波強度を計測し、電波強度の計測値である観測データを生成する（Ｓ２３）。そして、通信部３１は生成された観測データを固定局２０に送信する（Ｓ２４）。
【００７０】
固定局２０の通信部２１は、受信した観測データを、さらに、位置推定装置１０に送信する（Ｓ２５）。
【００７１】
位置推定装置１０の位置推定部１３は、通信部１４が受信した観測データをラジオマップと照合することによって、移動局３０の位置を推定する（Ｓ２６）。つまり、位置推定部１３は、複数の位置の各々におけるラジオマップと観測データとを比較して、観測データと類似した電波強度分布がみられるラジオマップの位置を移動局３０が存在する位置と推定する。
【００７２】
通知部１５は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置を例えばディスプレイに表示してユーザに通知する（Ｓ２７）。さらに、推定された移動局３０を報知させる指示が、例えばタッチパネルに入力される（Ｓ２８）。なお、報知の指示が入力されない場合、報知の指示は移動局３０に向けて送信されないので、移動局３０は報知しない。
【００７３】
通知部１５に通知された移動局３０を報知させる指示が入力されることにより、通信部１４は固定局２０に報知の指示を送信し（Ｓ２９）、さらに、固定局２０の通信部２１は移動局３０に報知の指示を送信する（Ｓ３０）。
【００７４】
移動局３０の通信部３１が報知の指示を受信することにより、報知部３４の例えばスピーカは音声又はアラームを鳴らし、自身の存在を周囲に報知する（Ｓ３１）。図２は、報知している移動局３０の例を示している。
【００７５】
移動局３０を取りに来たユーザは、図２に示されるように移動局３０が報知していることで、移動局３０の存在を確認しやすくなる。
【００７６】
移動局３０が通知部１５で通知された位置にあった場合、ユーザは図２に示されるような移動局３０に備えられた受付部３３の正解ボタン３３ａを押下する（Ｓ３２）。この時、例えば、図２に示されるようなテンキー３３ｃでユーザＩＤ等が入力されることにより、受付部３３は正解か不正解かを示す操作を受け付ける。
【００７７】
通信部３１は、正解ボタン３３ａが押下されることで、移動局３０の存在する位置が正しいことを示す信号を、固定局２０に送信する（Ｓ３３）。さらに、固定局２０の通信部２１は、移動局３０の存在する位置が正しいことを示す信号を、位置推定装置１０に送信する（Ｓ３４）。
【００７８】
位置推定装置１０の通信部１４が移動局３０の存在する位置が正しいことを示す信号を受信することにより、適応化部１６は、位置推定部１３が移動局３０の位置を推定したときに受信した観測データに基づいて、移動局３０の存在する位置に対応する位置のラジオマップの適応化を行う（Ｓ３５）。
【００７９】
なお、移動局３０に備えられた正解ボタン３３ａが押下されたときに、再度各ＡＰからの電波強度が計測されて、電波強度の計測値である観測データが生成されてもよい。これにより、最新の電波環境での観測データによってラジオマップの適応化が行われる。
【００８０】
また、位置推定装置１０の適応化部１６は、移動局３０の存在する位置が正しいことを示す信号を受信する毎に、ラジオマップの適応化を行わなくてもよい。例えば、位置推定装置１０が、位置が正しいことを示す信号を所定の回数受信した場合に、これまでに取得した観測データに基づいて一括してラジオマップの適応化が行われてもよい。また、例えば、所定の期間毎に、あるいは、任意のタイミングで、これまでに取得した観測データに基づいて一括してラジオマップの適応化が行われてもよい。
【００８１】
また、適応化部１６は、移動局３０の位置が正しいことを示す操作を移動局３０の受付部３３が受け付けた場合であっても、移動局３０と固定局２０との間の電波強度の計測値である観測データとラジオマップとの乖離の大きさが所定の大きさより大きければ、ラジオマップの適応化を行わなくてもよい。これにより、移動局３０の位置が正しい場合でも、ラジオマップとの乖離が大きい観測データにより、ラジオマップの適応化が行われないので、ラジオマップの性能の低下を抑制することができる。
【００８２】
また、図９では移動局３０が通知部１５で通知された位置にあり、正解ボタン３３ａが押下された場合について示されている。しかし、移動局３０が通知部１５で通知された位置になかった場合、位置の推定は正しくないので、移動局３０を発見できたユーザは図２に示されるような移動局３０に備えられた不正解ボタン３３ｂを押下する。このとき、移動局３０が報知部３４により自身の存在を報知するため、ユーザは移動局３０を発見しやすくなる。
【００８３】
移動局３０は、不正解ボタン３３ｂが押下されることで、移動局３０の存在する位置が正しくないことを示す信号を、固定局２０を介して位置推定装置１０に送信する。
【００８４】
位置推定装置１０は、移動局３０の存在する位置が正しくないことを示す信号を受信した場合には、ラジオマップの適応化を行わない。
【００８５】
［８．ラジオマップの適応化］
ここで、図１０を用いて適応化部１６でのラジオマップの適応化について説明する。
【００８６】
図１０は、ラジオマップの適応化のイメージを示す図である。図１０に示されるように、実線、一点鎖線及び点線が、それぞれ、図３の位置Ａ２における適応化前のラジオマップの電波強度の確率分布、観測データ、及び、適応化後のラジオマップの電波強度の確率分布を表している。
【００８７】
図１０に示される観測データの確率分布は、電波強度の変動により、適応化前のラジオマップの電波強度の確率分布よりも、電波強度の大きい位置に分布している。この観測データで位置推定が行われ、例えば、今回は正しい位置が推定されたとする。しかし、今後もこの状態で位置推定が行われても、ラジオマップと観測データとの確率分布の乖離が大きく位置推定に失敗する可能性が高い。そこで、観測データによりラジオマップの適応化が行われる。つまり、適応化前の電波強度の分布は、環境変動により変動した観測データの方向へシフトされて、環境変動を考慮した適応化後の電波強度の分布となる。これにより、今後の位置推定において、推定が失敗する可能性が低くなる。
【００８８】
なお、ラジオマップの適応化のアルゴリズムは一般的なアルゴリズムで構わない。例えば、本実施の形態のように確率的なラジオマップを使用する場合は、ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａ  Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）適応又はＭＬＬＲ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）適応等を使用できる。例えば、ＭＡＰ適応を用いてラジオマップの平均を適応する場合に、具体的なラジオマップの適応化は、次式３に示される手順で行われる。次式３は適応化後のラジオマップの平均を表す数式である。
【００８９】
【数３】
0006446931.tif 000004
【００９０】
ここで、ｒtはT回繰り返して計測するうちのt回目に計測した電波強度、α及びτは事前分布のパラメータ、μ０は適応化前のラジオマップの平均を表す。
【００９１】
なお、上述したＭＡＰ適応による方法に代えて、ラジオマップ作成の際に事前に計測した電波強度の生値を保持しておき、そこに観測データを追加又は上書きして、都度確率分布を作成し直すことでラジオマップを適応化してもよい。さらに、適応化後のラジオマップからリサンプリングによって電波強度の生値を仮想的に生成し、保持しておいてもよい。この場合、ＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）又はｋ−ＮＮ（ｋ−Ｎｅａｒｅｓｔ  Ｎｅｉｇｈｂｏｒ）等の確率分布に基づかないラジオマップを用いる位置推定方法に対しても、ラジオマップの適応化が可能である。
【００９２】
なお、移動局３０の存在する位置が正しいことを示す信号を受信した位置推定装置１０は、観測データに基づいて移動局３０の存在する位置に対応する位置のラジオマップの適応化を行うが、これに限らない。例えば、ある位置と他の少なくとも１つの位置とが対応付けられており、移動局３０の存在する位置が対応付けられた位置のうちのどれかである場合、対応付けられた位置全体の適応化を行ってもよい。なお、ある位置と他の少なくとも１つの位置との対応付けは、壁等の物理的な境界を考慮して人手で指定されてもよい。ラジオマップの位置の対応付けは、ｋ−ｍｅａｎｓ又はＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ−Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズム等のクラスタリングにより自動的に決定されてもよい。
【００９３】
なお、位置の対応付けは位置推定システム１の導入時に１度だけ行なれてもよく、また、ラジオマップの適応化が行われる毎に行なわれてもよい。ラジオマップの適応化が行われる毎に対応付けが行われる場合、実際の電波環境の変動に応じた最適な対応付けが適宜なされるため、さらなる適応化の効果の向上が見込める。また、位置の対応付けは任意のタイミングで行なわれてもよい。
【００９４】
［９．実験結果］
また、本実施の形態によってラジオマップの適応化が行われたときの、移動局３０の位置推定の実験結果について説明する。
【００９５】
まず、環境変動による電波変動があったときにラジオマップの適応化が行われない状態で移動局３０の位置が推定されると、推定された位置と実際に移動局３０があった位置との誤差は、３．６ｍとなった。これに対し、ＭＡＰ適応によりラジオマップの適応化が行われたときでは、推定された位置と実際に移動局３０があった位置との誤差は２．１ｍとなり、位置推定の誤差が１．５ｍ改善された。
【００９６】
［１０．効果］
このようにして、本実施の形態における位置推定システム１及び移動局３０では、位置推定システム１から通知された物品の位置が正しいか否かをユーザが入力するため、ユーザが物品を取りに行くついでに観測データが収集される。つまり、システムの運用以外で別途観測データを収集する必要がない。また、移動局３０の推定された位置は、実際にユーザにより正しいか否かを確認されて観測データと紐付けされるため、ラジオマップの適応化の性能を向上させることができる。よって本実施の形態では、観測データの収集及びラジオマップの適応化を効率よく行うことができる。
【００９７】
（実施の形態の変形例）
以上、本発明の位置推定システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【００９８】
例えば、上記実施の形態においては、各ＡＰからの電波を移動局３０が受信する例を示したが、これに限らない。例えば、移動局３０からの電波を各ＡＰが受信する構成としてもよい。この構成においては、予め定められた複数の位置に移動局３０を配置した場合の各ＡＰにおけるラジオマップが作成されてもよく、各ＡＰにおいて計測された移動局３０からの電波強度の確率分布と各ＡＰにおけるラジオマップとから尤度が算出され、移動局３０の位置が推定されてもよい。この場合、観測データ生成部３２は固定局２０に備えられる。また、例えば、各ＡＰからの電波を移動局３０が受信し、さらに、移動局３０からの電波を各ＡＰが受信し、両方の電波強度に基づいて移動局３０の位置が推定されてもよい。この場合、観測データ生成部３２は固定局２０及び移動局３０の両方に備えられる。
【００９９】
また、上記実施の形態においては、移動局３０は無線タグであり、通信機能を持たない物品に無線タグである移動局３０が貼付されることで、移動局３０とみなされたが、これに限らない。例えば、位置を推定される物品がノートＰＣ等である場合、ノートＰＣはもともと通信機能とユーザインタフェースを持つため、無線タグである移動局３０が貼付される必要はない。従って、ノートＰＣに位置推定をするためのソフトウェアが実装されることのみで、ノートＰＣが移動局３０となることができる。
【０１００】
また、上記実施の形態においては、指定部１２及び通知部１５はキーボード、テンキー又はタッチパネル等の入力装置をそれぞれ備えたが、これに限らない。例えば、指定部１２による探索の指示の入力と通知部１５による報知の指示の入力とをそれぞれ認識できれば、位置推定装置１０にキーボード、テンキー又はタッチパネル等の入力装置が１つあればよい。さらに、入力装置をタッチパネルとすれば、通知部１５は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置の通知をタッチパネルの表示により行うことができる。つまり、位置推定装置１０は入力装置と表示装置としてタッチパネルを１つ備えてもよい。
【０１０１】
また、上記実施の形態においては、位置推定装置１０は指定部１２及び通知部１５を備えたが、これに限らない。例えば、スマートフォン又はタブレット等の携帯端末が、指定部及び通知部を備えてもよい。携帯端末の指定部及び通知部は、タッチパネル等の入出力装置を備える。指定部はタッチパネルで選択される移動局３０を指定し、さらに、位置推定装置１０の通信部１４に、指定された移動局３０に対する観測データの生成の指示を送信する。つまり、携帯端末は、ユーザが探索したい物品がタッチパネルから選択されることで、位置推定装置１０に、探索したい物品に貼付された移動局３０を探索させる。また、通知部は通知された移動局３０の位置をタッチパネルに表示し、さらに、報知の指示がタッチパネルに入力されると、通信部１４に、移動局３０に対する報知の指示を送信する。つまり、ユーザはタッチパネルの表示により推定された移動局３０の貼付された物品の位置を通知され、また、タッチパネルに表示された物品に貼付された移動局３０に対する報知の指示を選択できる。従って、例えば、ユーザは通知された物品の位置を携帯端末で見ながら、報知している移動局３０が貼付された物品を取りに行くことができる。つまり、ユーザが物品を取りに行く途中で通知された物品の位置を忘れても、携帯端末の表示を見ることで物品の位置を確認できる。また、携帯端末は、探索の指示、報知の指示及び位置の通知等の通信を移動局３０と直接してもよい。
【０１０２】
また、上記実施の形態においては、移動局３０が報知の指示を受信することによって、報知部３４は報知したが、これに限らない。例えば、移動局３０が観測データの生成の指示を受信したときに、報知部３４が報知してもよい。この場合、位置推定装置１０の通知部１５は、報知の指示が入力されるキーボード、テンキー又はタッチパネル等の入力部を備えなくてもよい。
【０１０３】
また、上記実施の形態においては、位置推定装置１０と固定局２０とは別体としていたが、これに限らない。例えば、固定局２０が位置推定装置１０を備えてもよい。この構成においては、通信部１４と通信部２１との間の無線通信は必要なく、通信部１４と通信部３１が直接信号を送受信してもよい。また、この構成においては、位置推定装置１０は１台でなくてもよく、各ＡＰが位置推定装置１０を備えてもよい。
【０１０４】
また、上記実施の形態においては、固定局２０として、第１のＡＰ２０ａ、第２のＡＰ２０ｂ及び第３のＡＰ２０ｃの３台が配置されているが、これに限らない。固定局２０は、１台〜２台でもよく、さらに４台以上でもよい。
【０１０５】
また、上記実施の形態においては、位置推定装置１０の適応化部１６は、移動局３０の位置が正しくないことを示す操作を受付部３３が受け付けた場合には、ラジオマップの適応化を行わないが、これに限らない。また、受付部３３は、報知部３４により存在を報知された移動局３０の正しい位置を入力する操作をさらに受け付けつけてもよい。例えば、位置推定装置１０の適応化部１６は、移動局３０の位置が正しくないことを示す操作を受付部３３が受け付けた場合に、受付部３３がさらに受け付けた移動局３０の正しい位置と、移動局３０と固定局２０との間の電波強度の計測値である観測データとに基づいてラジオマップの適応化を行ってもよい。つまり、移動局３０が通知部１５で通知された位置になかった場合に、移動局３０は自身の存在を周囲に報知しているので、ユーザは別の位置にある移動局３０を発見することができる。従って、ユーザは移動局３０の正しい位置を知ることができる。ユーザが移動局３０の正しい位置を、例えばユーザの認証の受け付けをしたテンキー３３ｃに入力することにより、移動局３０は正しい位置情報を送信してもよい。なお、受付部３３はタッチパネル等の入力部を備えてもよく、ユーザは移動局３０の正しい位置をタッチパネルで入力してもよい。そして、適応化部１６は、通信部１４が受信した移動局３０の正しい位置と観測データとに基づいてラジオマップの適応化を行ってもよい。また、移動局３０の位置が正しくないことを示す操作を受付部３３が受け付け、さらに通信部１４が移動局３０の正しい位置を受信した場合であっても、ラジオマップの適応化を行わなくてもよい。具体的には、適応化部１６は、通信部１４が移動局３０の正しい位置を受信した場合に、移動局３０と固定局２０との間の電波強度の計測値である観測データと正しい位置のラジオマップとの乖離の大きさが所定の大きさより大きければ、ラジオマップの適応化を行わなくてもよい。これにより、移動局３０の正しい位置がユーザに入力された場合でも、ラジオマップとの乖離が大きい観測データにより、ラジオマップの適応化が行われないので、ラジオマップの性能の低下を抑制することができる。
【０１０６】
また、上記実施の形態においては、報知部３４は、スピーカであったがこれに限らない。例えば、報知部３４は、ＬＥＤ等の発光素子、振動を発生させるバイブレータ、ディスプレイ、又は、これらを組み合わせたものでもよい。これにより、報知部３４は、アラーム又は音声による通知、ディスプレイを使用した文字による通知、振動による通知、又は、光の点滅による通知等によってユーザが認識しやすい報知をする。従って、ユーザは移動局３０を容易に発見することができる。
【０１０７】
また、上記実施の形態においては、受付部３３は、正解ボタン３３ａと不正解ボタン３３ｂとテンキー３３ｃとを備えたが、これに限らない。例えば、受付部３３は、タッチパネル又は音声認識による音声入力デバイス等でもよい。また、受付部３３が音声認識による音声入力デバイスである場合には、受付部３３は、位置推定部１３により推定された移動局３０の位置が正しいか否かを示す操作を受け付けるときに、音声認識による認証を要求してもよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態においては、記憶部１１は、位置推定装置１０に備えられているが、これに限らない。例えば、位置推定装置１０が含まれる通信ネットワーク上の固定局２０、移動局３０又はサーバ等の任意の通信機器に備えられてもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態においては、無線ＬＡＮによる無線通信を採用したが、これに限らない。例えば、赤外線、超音波、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の電波強度に基づいて位置を推定する無線通信を採用してもよい。
【０１１０】
また、移動局３０の位置は２次元で推定されるだけに限らず、３次元で推定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、無線通信による固定局に対する移動局の位置の推定に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１    位置推定システム
１０    位置推定装置
１１    記憶部
１２    指定部
１３    位置推定部
１４，２１，３１    通信部
１５    通知部
１６    適応化部
２０    固定局
２０ａ    第１のＡＰ
２０ｂ    第２のＡＰ
２０ｃ    第３のＡＰ
３０    移動局
３２    観測データ生成部
３３    受付部
３３ａ    正解ボタン
３３ｂ    不正解ボタン
３３ｃ    テンキー
３４    報知部
【図１】
0006446931.tif 000005
【図２】
0006446931.tif 000006
【図３】
0006446931.tif 000007
【図４】
0006446931.tif 000008
【図５】
0006446931.tif 000009
【図６】
0006446931.tif 000010
【図７】
0006446931.tif 000011
【図８】
0006446931.tif 000012
【図９】
0006446931.tif 000013
【図１０】
0006446931.tif 000014