(57)【要約】  位置推定装置１０は、無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および各基地局の位置に基づいて、各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を基地局ごとに算出する減衰特性算出部１２と、無線端末が既定位置から送信した信号の各基地局における受信強度に基づいて、減衰特性算出部１２で算出された距離減衰特性を補正する補正処理部１３と、補正処理部１３で補正された後の距離減衰特性を保持する減衰特性保持部１５と、無線端末から送信された信号の基地局の各々における受信強度と、減衰特性保持部１５で保持されている距離減衰特性とに基づいて、無線端末の推定位置を算出する位置算出部１４と、を備える。
2016199254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出部と、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における受信強度に基づいて、前記減衰特性算出部で算出された距離減衰特性を補正する補正処理部と、
前記補正処理部で補正された後の前記距離減衰特性を保持する減衰特性保持部と、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となるように前記対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項３】
前記受信強度の距離減衰特性の候補を複数保持しておき、
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となる前記受信強度の距離減衰特性を前記候補の中から選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記補正処理部は、前記減衰特性算出部が算出した距離減衰特性、前記既定位置および前記各基地局の位置に基づいて算出した前記各基地局における前記無線端末からの信号の受信強度と、前記各基地局が前記既定位置の前記無線端末から実際に受信した信号の受信強度との差が最小となるように、前記減衰特性算出部が算出した距離減衰特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の位置推定装置。
【請求項５】
前記位置算出部は、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項６】
前記位置算出部は、前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の平均値を前記基地局毎に算出し、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記算出した各平均値の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項７】
前記位置算出部は、前記算出した前記無線端末の推定位置と、過去に算出済みの前記無線端末の推定位置とに基づいて前記無線端末の移動速度を算出し、算出した移動速度に基づいて、前記算出した前記無線端末の推定位置の信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項８】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置算出装置が実行する位置推定方法であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出ステップと、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における受信強度に基づいて、前記減衰特性算出ステップで算出した距離減衰特性を補正する補正ステップと、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記補正ステップで補正した後の前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出ステップと、
を含むことを特徴とする位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末の位置を推定する位置推定装置および位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線端末の位置を推定する従来の方式として、複数の基地局で無線端末からの電波の到達時間を測定して三辺測量を行い無線端末の位置を推定する電波到着時間差方式、複数の基地局で無線端末からの電波の電波強度を測定して三辺測量を行い無線端末の位置を推定する電波受信強度方式、電波強度の受信結果を予め作成した電波強度マップと照合することにより無線端末の位置を推定する方式などがある。【０００３】
上記の電波受信強度方式は、無線端末に特別な機能を持たせる等の必要がなくシステムへの導入が比較的容易であるが、電波到着時間差方式等に比べて位置検出の推定精度が低いという課題がある。この課題に対処するためには、受信強度の距離減衰特性のパラメータである減衰定数等を精度良く推定し、受信強度の推定精度を高める等の必要がある。この課題を解決し、受信強度のみを使用して無線端末の位置を推定する発明が例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された発明では、端末からの送信信号を複数の無線ノードで受信してその受信強度を測定するとともに、（ａ）無線端末の初期位置を仮定し、無線端末と各無線ノードとの距離を算出し、各無線ノードにおける無線端末からの電波の受信強度の理論値および実測値と、無線端末と各無線ノードとの距離とに基づいて、各ノードにおける無線端末からの電波の受信強度と距離の関係を示す減衰定数を算出し、（ｂ）算出した減衰定数と各無線ノードにおける無線端末からの電波の受信強度に基づいて無線端末の位置を推定する。さらに、推定した無線端末の位置を上記の無線端末の初期位置の代わりに使用して上記（ａ）および（ｂ）の処理を行い、無線端末の位置を再度推定する。以下、所定の条件を満たすまで上記（ａ）および（ｂ）の処理を繰り返し行って無線端末の位置を推定し、推定精度を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、無線端末の位置推定を行う毎に減衰定数の決定と無線端末の位置推定とを位置推定の誤差が小さくなるまで交互に繰り返す必要があるため、無線端末の位置の推定結果が確定するまでに多くの演算量が必要であるという課題があった。また、特許文献１に記載の発明では、各無線ノードにおける無線端末からの電波の受信強度の理論値を算出する際に、無線ノードを区別することなく同一の減衰定数を使用し、無線端末の位置を推定している。そのため、各無線ノードと無線端末間において電波伝搬環境が無線ノードごとに異なる場合、位置推定精度が低下するという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、推定処理の演算量の低減および位置の推定精度の向上を実現する位置推定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる位置推定装置は、無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および各基地局の位置に基づいて、各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を基地局ごとに算出し、無線端末が既定位置から送信した信号の各基地局における受信強度に基づいて、算出した距離減衰特性を補正する。また、位置推定装置は、補正後の距離減衰特性を保持し、無線端末から送信された信号の基地局の各々における受信強度と、保持している距離減衰特性とに基づいて、無線端末の推定位置を算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる位置推定装置は、推定処理の演算量を低減するとともに、位置の推定精度を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】位置推定装置および無線通信システムを含んで構成される位置推定システムの一例を示す図
【図２】位置推定装置の構成例を示す図
【図３】位置推定装置の動作例を示すフローチャート
【図４】減衰特性算出部の動作を説明するための図
【図５】減衰特性算出部の動作例を示すフローチャート
【図６】距離減衰特性の算出方法の一例を示す図
【図７】距離減衰特性の算出方法の他の例を示す図
【図８】距離減衰特性の補正量を算出する動作を示す図
【図９】位置算出部の動作を説明するための図
【図１０】位置推定装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる位置推定装置および位置推定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる位置推定装置および無線通信システムを含んで構成される位置推定システムの一例を示す図である。位置推定システムは、位置推定装置１０と、無線通信システムの基地局（ＡＰ：Access  Point）１〜５により構成されている。本実施の形態では、無線通信システムを無線ＬＡＮ（Local  Area  Network）とし、複数の基地局をアクセスポイント（以下、ＡＰと称する）として説明する。なお、ＡＰの数、各ＡＰの配置は図１に示したものに限定されない。
【００１２】
本発明にかかる位置推定装置１０はＡＰ１に接続され、ＡＰ１との直接通信が可能である。位置推定装置１０とＡＰ１の接続は有線接続と無線接続のどちらであってもよい。ＡＰ１は、有線または無線によりＡＰ２〜５と通信可能とする。位置推定装置１０は、ＡＰ１を介してＡＰ２〜５と通信することが可能である。ＡＰ１とＡＰ２〜５が無線で通信する場合、ＡＰ１は、直接通信が不可能なＡＰとはマルチホップ等により通信を行う。すなわち、ＡＰ１は、１つ以上のＡＰを介して、直接通信が不可能なＡＰと通信する。なお、本実施の形態では位置推定装置１０をＡＰ１に接続するようにしているが、ＡＰを統括する上位装置が存在する場合、上位装置に位置推定装置１０を接続するようにしてもよい。また、位置推定装置１０が複数のＡＰと直接通信できるように構成してもよく、位置推定装置１０がＡＰ１〜５の全てと直接通信できるように構成してもよい。
【００１３】
本実施の形態の位置推定装置１０は、図１では記載を省略している無線端末から送信された信号の各ＡＰにおける受信強度を収集し、収集した受信強度に基づいて無線端末の位置を推定する。位置推定装置１０による無線端末の位置の推定では、無線端末に特別な機能を持たせる必要がない受信強度のみを使用し、一般的な無線端末の位置推定にも適用可能とする。また、従来よく検討されている３つの受信強度を使用した３辺測量よりも多くの受信強度を収集し、収集した多数の受信強度を用いて位置推定を行った方が推定精度の向上が見込めるため、位置推定に使用する受信強度の収集数が可変であっても対応可能、すなわち、３点以上の任意の数のＡＰから受信強度を収集する場合にも対応可能とする。さらに、受信強度から距離を推定するための距離減衰特性はＡＰの位置が既知である既設のＡＰ間受信強度から推定し、さらに無線端末に起因する特性の補正を行うことにより受信強度の距離減衰特性のパラメータを用いて行う距離の推定精度を改善し、これに伴い位置検出の精度の向上を実現する。なお、本実施の形態では、受信強度の距離減衰特性のパラメータを距離減衰係数と称する。
【００１４】
図２は、位置推定装置１０の構成例を示す図である。位置推定装置１０は、制御部１１および減衰特性保持部１５を備え、制御部１１は、減衰特性算出部１２、補正処理部１３および位置算出部１４を備えている。
【００１５】
制御部１１において、減衰特性算出部１２は、ＡＰ１〜５の各々が他のＡＰから受信した信号の受信強度および各ＡＰの位置に基づいて距離減衰特性をＡＰごとに算出する。補正処理部１３は、減衰特性算出部１２で算出されたＡＰごとの距離減衰特性を、図示を省略している無線端末が予め決められた位置から送信した信号の各ＡＰにおける受信強度、無線端末の位置および各ＡＰの位置に基づいて補正する。位置算出部１４は、位置推定対象の無線端末から送信された信号の各ＡＰにおける受信強度および減衰特性保持部１５が保持している距離減衰特性に基づいて無線端末の位置を推定する。
【００１６】
減衰特性保持部１５は、減衰特性算出部１２で算出され、補正処理部１３で補正された後のＡＰごとの距離減衰特性を受け取って保持する。
【００１７】
つづいて、位置推定装置１０が無線端末の位置を推定する動作について、図３〜図９を参照しながら説明する。図３は、位置推定装置１０の動作例を示すフローチャートである。
【００１８】
位置推定装置１０は、図３に示したフローチャートに従ってステップＳ１〜Ｓ１１の処理を実行することにより、図１に示した無線通信システムのＡＰと通信する無線端末の位置を推定する。図３に示したステップＳ１〜Ｓ１１のうち、ステップＳ１〜Ｓ４は、無線通信システムの運用が開始される前に行う処理、例えば、各ＡＰを設置して無線通信システムを構築する際に行う処理である。ステップＳ５〜Ｓ１１は無線通信システムの運用が開始された後に行う処理である。なお、ステップＳ１〜Ｓ４は、無線端末の位置推定が必要となる前に行えばよく、無線端末の位置推定が必要となる前であれば無線通信システムの運用を開始した後に行ってもよい。なお、位置推定装置１０の減衰特性算出部１２がステップＳ１およびＳ２の処理を実行し、補正処理部１３がステップＳ３およびＳ４の処理を実行し、位置算出部１４がステップＳ５〜Ｓ１１を実行する。ステップＳ１およびＳ２が減衰特性算出ステップに相当し、ステップＳ３およびＳ４が補正ステップに相当し、ステップＳ５〜Ｓ８が位置算出ステップに相当する。
【００１９】
位置推定装置１０は、まず、ＡＰ１〜５の各々からＡＰ間の信号受信強度を収集する（ステップＳ１）。具体的には、減衰特性算出部１２が、ＡＰ１〜５の各々に対して、他のＡＰから送信された信号の受信強度を測定し、測定結果を通知するよう指示し、これに対してＡＰ１〜５の各々から測定結果、すなわちＡＰ間の信号受信強度が通知されてくると、通知されてきたＡＰ間の信号受信強度を保持する。ここで、ＡＰ間の信号受信強度とは、各ＡＰにおける他のＡＰから受信した信号の受信強度である。例えば、ＡＰ１におけるＡＰ間の信号受信強度とは、ＡＰ２〜５の各々から送信された信号のＡＰ１における受信強度である。ＡＰ１におけるＡＰ間の信号受信強度には、ＡＰ２から送信された信号のＡＰ１における受信強度、ＡＰ３から送信された信号のＡＰ１における受信強度、ＡＰ４から送信された信号のＡＰ１における受信強度、およびＡＰ５から送信された信号のＡＰ１における受信強度が含まれる。同様に、ＡＰ２におけるＡＰ間の信号受信強度には、ＡＰ１から送信された信号のＡＰ２における受信強度、ＡＰ３から送信された信号のＡＰ２における受信強度、ＡＰ４から送信された信号のＡＰ２における受信強度、およびＡＰ５から送信された信号のＡＰ２における受信強度が含まれる。ここでは、ＡＰｉ（ｉ：１〜５）から送信された信号のＡＰｊ（ｊ：１〜５、ｉ≠ｊ）における受信強度をＲｉｊとする（図４参照）。なお、図４は、減衰特性算出部１２の動作を説明するための図である。
【００２０】
ステップＳ１の処理をさらに詳しく説明する。例えば、減衰特性算出部１２は、図５に示したフローチャートに従い、まず、ＡＰ１〜５のうち、いずれか１つを選択して受信強度測定用の信号の送信を指示し（ステップＳ２１，Ｓ２２）、次に、残りのＡＰに対して受信強度の測定を指示する（ステップＳ２３）。減衰特性算出部１２から受信強度測定用の信号の送信を指示されたＡＰは、受信強度測定用の信号を送信し、減衰特性算出部１２から受信強度の測定を指示されたＡＰは受信強度の測定を行い、測定結果を減衰特性算出部１２へ送信する。受信強度測定用の信号はどのようなものであってもよい。受信強度測定用の信号の送信を指示されたＡＰは、例えばダミーデータを予め決めておいた周波数で送信する。受信強度の測定を指示されたＡＰは、受信強度の測定を複数回行い、複数の測定結果を減衰特性算出部１２へ送信してもよい。この場合、ＡＰｉから送信された信号のＡＰｊにおける複数の測定結果（受信強度）をＲｉｊ(ｌ)（ｌ＝１,２,３,…,Ｌｉｊ）とする。また、受信強度の測定を指示されたＡＰは、受信強度の測定を複数回行い、複数回の送信結果の平均値を測定結果として減衰特性算出部１２へ送信してもよい。
【００２１】
減衰特性算出部１２は、ステップＳ２３を実行後、測定結果の受信が完了したか否か、すなわち、受信強度の測定を指示した全てのＡＰから測定結果を受信したか否かを確認し（ステップＳ２４）、測定結果の受信が完了していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、確認を続ける。減衰特性算出部１２は、受信強度の測定を指示した全てのＡＰから測定結果を受信すると（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、全てのＡＰを選択したか否か、すなわち、全てのＡＰに対して受信強度測定用の信号の送信を指示したか否かを確認する（ステップＳ２５）。減衰特性算出部１２は、ＡＰに対して受信強度測定用の信号の送信を指示した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、減衰特性算出部１２は、受信強度測定用の信号の送信を指示していないＡＰが存在する場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、選択していないＡＰ、すなわち、受信強度測定用の信号の送信を指示していないＡＰの中の１つを選択し（ステップＳ２６）、ステップＳ２２に戻って処理を続ける。
【００２２】
図３に示した動作の説明に戻り、減衰特性算出部１２は、ステップＳ１の処理が終了すると、次に、各ＡＰから収集したＡＰ間の信号受信強度、および各ＡＰ間の距離すなわち各ＡＰにおける他のＡＰとの距離に基づいて、各ＡＰにおける信号受信強度の距離減衰特性（以下、単に距離減衰特性と呼ぶ）を算出する（ステップＳ２）。ここで、各ＡＰにおける他のＡＰとの距離とは、ＡＰ１〜５の各々と他のＡＰとの直線距離であり、例えば、ＡＰ１における他のＡＰとの距離には、ＡＰ１の設置位置とＡＰ２の設置位置との距離、ＡＰ１の設置位置とＡＰ３の設置位置との距離、ＡＰ１の設置位置とＡＰ４の設置位置との距離、およびＡＰ１の設置位置とＡＰ５の設置位置との距離が含まれる。ＡＰｉの設置位置を（Ｘｉ,Ｙｉ,Ｚｉ）、ＡＰｊの設置位置を（Ｘｊ,Ｙｊ,Ｚｊ）とすると、ＡＰｉの設置位置とＡＰｊの設置位置の距離Ｄｉｊは、Ｄｉｊ＝((Ｘｉ−Ｘｊ)2＋(Ｙｉ−Ｙｊ)2＋(Ｚｉ−Ｚｊ)2)1/2となる（図４参照）。
【００２３】
ステップＳ２において、減衰特性算出部１２は、各ＡＰにおける受信強度Ｒｉｊおよび各ＡＰにおける他のＡＰとの距離Ｄｉｊに基づいて、各ＡＰにおける距離減衰特性を算出する。距離減衰特性の算出方法としては、例えば、式（１）で表されるｅ(αｉ)を最小にする距離減衰係数αｉを最小２乗法等により求めることにより算出する方法が考えられる。
【００２４】
ｅ(αi)＝Σ(ｆｉ(Ａｉ,αｉ,Ｄｉｊ)−Ｒｉｊ)2
ｆｉ(Ａｉ,αｉ,Ｄｉｊ)＝Ａｉ−１０αｉ×ｌｏｇ(Ｄｉｊ)
…（１）
【００２５】
式（１）において、Σはｊがとりうる値、すなわち、本実施の形態ではｊ＝１，２，…，５の各々としたときの(ｆｉ(Ａｉ,αｉ,Ｄｉｊ)−Ｒｉｊ)2の総和を示す。また、ｆｉ(Ａｉ,αｉ,Ｄｉｊ)はＡＰｉにおける距離減衰特性であり、αｉはＡＰｉにおける信号受信強度の距離減衰係数である。Ａｉは送信電力等により決まる係数であり、シミュレーション等により予め求めておく。式（１）のｅ(αi)はＡＰｉにおける距離減衰特性と信号受信強度との差の２乗和を示している。
【００２６】
距離減衰特性の上記の算出方法を図示すると図６のようになる。図６において、黒丸は、ＡＰｉが他のＡＰの各々から送信された信号の受信強度と、ＡＰｉが受信強度を測定した各信号の送信元のＡＰとＡＰｉの距離とにより特定される点である。減衰特性算出部１２は、上記の算出方法では、図６に示した黒丸との距離が最小となるように、実線で示した距離減衰特性を算出する。
【００２７】
または、減衰特性算出部１２は、図７に示したように、想定される距離減衰特性の複数の候補の中から、式（１）に示したｅ(αi)が最小となる距離減衰特性を選択し、距離減衰特性を決定するようにしてもよい。距離減衰特性の複数の候補は、減衰特性算出部１２が保持しておいてもよいし、減衰特性保持部１５が保持しておいてもよい。図７に示した例では、距離減衰特性として、実線で示した４つの候補を準備しておき、減衰特性算出部１２は、４つの候補の中から、黒丸で示された各点との距離が最小となるものを距離減衰特性として選択する。４つの候補は、距離減衰係数αｉが１．５乗、２乗、２．５乗および３乗の場合のそれぞれに対応している。なお、距離減衰特性の算出方法をこれらに限定するものではない。
【００２８】
これにより、減衰特性算出部１２は、ＡＰｉにおける信号受信強度の距離減衰係数αｉを推定し、この推定した距離減衰係数αｉから信号受信強度の距離減衰特性ｆｉ(Ａｉ,αｉ,ｄ)を決定する。なお、距離減衰係数は一般的に２〜３乗程度になるため、距離減衰係数の推定結果がこの範囲から大きく外れる場合は推定誤差が発生したと判断し、推定結果を破棄するようにしてもよい。例えば、想定範囲の閾値を設ける等して、閾値を超えた場合はその値を排除する、などの処理を行うようにしてもよい。
【００２９】
ステップＳ２の処理が終了すると、次に、位置推定装置１０は、ステップＳ３およびＳ４を実行し、ステップＳ２で算出した各ＡＰにおける距離減衰特性を補正する。たとえば、無線端末を既知の位置（Ｘｈ,Ｙｈ,Ｚｈ）に配置した状態で位置推定装置１０が後述するステップＳ５〜Ｓ１１を実行して位置推定を行った場合、位置の推定結果は無線端末の実際の位置（Ｘｈ,Ｙｈ,Ｚｈ）を中心にした許容誤差範囲内を示さなければならないが、無線端末の特性等により推定結果の誤差が大きくなる可能性がある。そのため、位置推定装置１０は、ステップＳ３およびＳ４を実行し、ステップＳ２で算出した各ＡＰにおける距離減衰特性を、無線端末の特性を考慮して補正する。
【００３０】
すなわち、まず、位置推定装置１０の補正処理部１３が、規定の位置に設置された無線端末から送信された信号の受信強度をＡＰ１〜５から収集する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、予め決めておいた、補正処理部１３にとって既知の位置に無線端末を配置するとともに、この無線端末から信号を送信させた状態において、ＡＰ１〜５が無線端末から送信された信号の受信強度を測定する。補正処理部１３は、ＡＰ１〜５における信号受信強度をＡＰ１〜５から収集する。例えば、ＡＰ１〜５は、位置が（Ｘｈ,Ｙｈ,Ｚｈ）である無線端末から送信された信号の受信強度を、規定した時間が経過するまで、または、測定値の収集数が規定値となるまで測定する。ＡＰｋ（ｋ＝１,２，…,５）における信号受信強度の収集数をＭｋ個とし、ＡＰｋにおける信号受信強度をＲｋ(ｍ)（ｍ＝１,２,３,…,Ｍｋ）とする（図８参照）。なお、無線端末を配置する位置は、実測して決めた任意の位置としてもよいし、設置位置が分かっているＡＰの中のいずれか１つのＡＰの直下とするなどしてもよい。
【００３１】
補正処理部１３は、ステップＳ３が終了すると、収集した信号受信強度および各ＡＰから無線端末までの距離に基づいて、上記のステップＳ２で算出された各ＡＰにおける距離減衰特性を補正する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、補正処理部１３は、各ＡＰにおける距離減衰特性の補正量を算出し、距離減衰特性を補正する。具体的には、補正処理部１３は、各ＡＰにおける距離減衰特性の補正量をｈ＝(ｈ１１,ｈ１２,ｈ２１,ｈ２２,…,ｈ５１,ｈ５２)とした場合、無線端末の位置ｐ＝(Ｘｈ,Ｙｈ,Ｚｈ)、無線端末とＡＰｋ（ｋ＝１,２，…,５）の距離Ｄｋ(ｐ)＝((Ｘｈ−Ｘｋ)2＋(Ｙｈ−Ｙｋ)2＋(Ｚｈ−Ｚｋ)2)1/2、予め推定されたＡＰｋにおける信号受信強度の距離減衰特性ｒｋ＝ｆｋ(Ａｋ,αｋ,Ｄｋ(ｐ))を使用し、ＡＰｋで観測された信号受信強度Ｒｋ(ｍ)と、想定する受信強度の距離減衰特性の差の２乗和ｅ(ｈ)を次式（２）に従って算出し、このｅ(ｈ)を最小にする補正量ｈを求める。
【００３２】
ｅ(ｈ)＝Σ(ｆｋ(ｈｋ１×Ａｋ,ｈｋ２×αｋ,Ｄｋ(ｐ))−Ｒｋ)2    …（２）
【００３３】
式（２）において、Σはｋがとりうる値、すなわち、本実施の形態ではｋ＝１，２，…，５の各々としたときの(ｆｋ(ｈｋ１×Ａｋ,ｈｋ２×αｋ,Ｄｋ(ｐ))−Ｒｋ)2の総和を示す。ＲｋはＡＰｋで観測された無線端末からの信号受信強度Ｒｋ(ｍ)の平均値である。
【００３４】
なお、無線端末が信号を送信する位置を変更しながら、補正処理部１３がステップＳ３およびＳ４の処理を複数回にわたって実行して上記の補正量ｈを複数回算出し、算出した複数の補正量ｈの平均値を最終的な補正量ｈとしてもよい。補正処理部１３は、無線端末が信号を送信する位置を予め分かっているものとする。また、無線特性が異なる複数種類の無線端末、例えば、製造者が異なる無線端末が存在し、それらを無線端末Ａ、Ｂとした場合、補正処理部１３は、製造者Ａの無線端末Ａを用いてステップＳ３およびＳ４を実行して無線端末Ａに対応する補正量ｈａ＝(ｈａ１１,ｈａ１２,…,ｈａ５２)を求め、さらに、製造者Ｂの無線端末Ｂを用いてステップＳ３およびＳ４を実行して無線端末Ｂに対応する補正量ｈｂ＝(ｈｂ１１,ｈｂ１２,…,ｈｂ５２)を求めるなど、ＡＰに接続可能な無線端末の種類ごとに補正量を求めてもよい。
【００３５】
補正処理部１３は、ステップＳ４の処理が終了すると、補正後の各ＡＰにおける距離減数特性を減衰特性保持部１５へ出力する。減衰特性保持部１５は、補正処理部１３から各ＡＰの距離減衰特性を受け取ると、これを保持する。
【００３６】
図８は、各ＡＰにおける距離減衰特性の補正量を算出する動作を示す図である。位置推定装置１０の補正処理部１３は、上記のステップＳ３では規定位置ｐに配置した無線端末より送信された信号のＡＰ１〜５の各々における信号受信強度Ｒ１〜Ｒ５を収集する。位置推定装置１０の補正処理部１３は、ステップＳ４では、収集した信号受信強度Ｒ１〜Ｒ５と、ＡＰ１〜５の各々の位置および無線端末の位置、すなわちＡＰ１〜５の各々と無線端末の距離Ｄ１〜Ｄ５とに基づいて、ＡＰ１〜５における距離減衰特性の補正量ｈ＝(ｈ１１,ｈ１２,ｈ２１,ｈ２２,…,ｈ５１,ｈ５２)を算出し、算出した補正量ｈを使用してＡＰｋ（ＡＰ１〜ＡＰ５）における距離減衰特性ｒｋ＝ｆｋ(Ａｋ,αｋ,Ｄｋ(ｐ))を補正し、補正後の距離減衰特性ｒｋ＝ｆｋ(ｈｋ１×Ａｋ,ｈｋ２×αｋ,Ｄｋ(ｐ))を求める。
【００３７】
ステップＳ４の処理が終了後、位置推定装置１０は、無線端末がＡＰ１〜５のいずれかに接続するのを待ち、接続を検出するとステップＳ５〜Ｓ１１を実行して無線端末の位置を推定する。接続の検出は、例えば、位置推定装置１０がＡＰ１〜５に対して無線端末が接続されたかどうかを問い合わせるようにしてもよいし、ＡＰ１〜５が無線端末接続時に位置推定装置１０に通知するようにしてもよい。なお、位置推定装置１０は、ＡＰ１〜５に無線端末が接続したことを検出すると必ず位置の推定を行うのではなく、位置を推定する対象として予め決められている無線端末がＡＰに接続した場合に位置の推定を行うようにしてもよい。この場合、例えば、位置推定装置１０は、ある特定のサービスを契約している無線端末の接続を検出した場合に位置の推定を行う。無線端末の位置を推定する処理は位置算出部１４が行う。
【００３８】
位置推定装置１０の位置算出部１４は、位置を推定する対象の無線端末がＡＰに接続したことを検出すると、この無線端末から送信された信号の受信強度を各ＡＰから収集する（ステップＳ５）。具体的には、位置算出部１４はＡＰ１〜５に対して無線端末から送信されている信号の受信強度の測定および測定結果の通知を指示し、信号受信強度の測定結果をＡＰ１〜５から収集する。位置算出部１４は、信号受信強度の収集数が規定値以上となるまでステップＳ５を繰り返し行う。すなわち、位置算出部１４は、信号受信強度の収集数が規定値以上となったか否かを確認し（ステップＳ６）、規定値未満の場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻る。位置算出部１４は、信号受信強度の収集数が規定値以上の場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。
【００３９】
なお、ここでは、信号受信強度の収集数が規定値以上となるまでステップＳ５を繰り返すことにしたが、位置算出部１４は、位置を推定する対象の無線端末がＡＰに接続したことを検出してから規定時間が経過するまでステップＳ５を繰り返すようにしてもよい。以下の説明においては、位置算出部１４がＡＰ１〜５から収集した信号受信強度の数をＭｋ個（ｋ＝１,２,…,５）とし、無線端末から送信された信号のＡＰｋにおける信号受信強度をＲｋ(ｍ)（ｍ＝１,２,３,…,Ｍｋ）とする。
【００４０】
位置算出部１４は、ＡＰ１〜５から収集した信号受信強度の数が規定値以上になった場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、収集した信号受信強度Ｒｋ(ｍ)と、減衰特性保持部１５で保持されている、ＡＰｋの距離減衰特性すなわちＡＰｋにおける距離減衰特性の差の２乗和を算出する（ステップＳ７）。なお、無線特性が異なる複数種類の無線端末が存在し、上述したステップＳ３およびＳ４において補正処理部１３が無線端末の種類ごとに距離減衰特性の補正値を求め、ＡＰごとの距離減衰特性を補正した場合、すなわち、ＡＰごとの距離減衰特性として、無線端末の種類ごとの複数の距離減衰特性を求め、これを減衰特性保持部１５が保持している場合、位置算出部１４は、位置を推定する対象の無線端末の種類に対応する距離減衰特性を使用してステップＳ７を実行する。この場合、例えば、位置算出部１４は、上記のステップＳ５において、ＡＰ１〜５に対して無線端末から送信されている信号の受信強度の測定および測定結果と、無線端末の情報の通知を指示する。無線端末の情報とは、無線端末の種類を示す情報、無線端末のＩＤなどである。無線端末のＩＤの通知を指示する場合、位置算出部１４は、ＩＤと無線端末の種類の対応テーブルを保持しておき、ＡＰ１〜５から無線端末のＩＤが通知されると、通知されたＩＤを保持している対応テーブルと比較することにより、位置を推定する無線端末の種類を把握する。ＩＤと無線端末の種類の対応テーブルは位置算出部１４が保持しておくのではなく、減衰特性保持部１５などで保持するようにしてもよい。
【００４１】
次に、位置算出部１４は、非線形最小２乗法を使用して、ステップＳ７で算出した２乗和が最小となる無線端末の位置を算出する（ステップＳ８）。
【００４２】
これらのステップＳ７およびＳ８の処理を詳しく説明する。ここで、図９に示したように、無線端末の位置ｐ＝(ｘ,ｙ,ｚ)、無線端末とＡＰｋ（ｋ＝１,２,…,５）との距離をＤｋ(ｐ)＝((ｘ−Ｘｋ)２＋(ｙ−Ｙｋ)２  ＋(ｚ−Ｚｋ)２)1/2、ＡＰｋにおける距離減衰特性をｒｋ＝ｆｈｋ(Ａｈｋ,αｈｋ,Ｄｋ(ｐ))、Ａｈｋ＝ｈｋ１×Ａｋ、αｈｋ＝ｈｋ２×αｋとする。
【００４３】
位置算出部１４は、ステップＳ７において、無線端末から送信された信号のＡＰｋにおける受信強度であるＡＰｋから収集した信号受信強度Ｒｋ(ｍ)とＡＰｋにおける距離減衰特性の差の２乗和ｅ(ｐ)を次式（３）に従って算出する。
【００４４】
ｅ(ｐ)＝Σ(ｆｈｋ(Ａｈｋ,αｈｋ,Ｄｋ(ｐ))−Ｒｋ)2      …（３）
【００４５】
式（３）において、Σはｋがとりうる値、すなわち、本実施の形態ではｋ＝１，２，…，５の各々としたときの(ｆｈｋ(Ａｈｋ,αｈｋ,Ｄｋ(ｐ))−Ｒｋ)2の総和を示す。ＲｋはＡＰｋで観測された無線端末からの信号受信強度Ｒｋ(ｍ)の平均値である。なお、位置算出部１４は、本実施の形態ではＲｋすなわち信号受信強度Ｒｋ(ｍ)の平均値を使用することとしたが、平均化前の受信強度Ｒｋ(ｍ)を使用して式（３）のｅ(ｐ)を計算するようにしてもよい。
【００４６】
位置算出部１４は、ステップＳ８において、上記のステップＳ７で算出したｅ(ｐ)を最小にする無線端末の位置ｐ＝(ｘ,ｙ,ｚ)を非線形最小２乗法で算出する。ｐ＝(ｘ,ｙ,ｚ)＝(ｐ１,ｐ２,ｐ３)とすると、位置算出部１４は、例えば、無線端末の位置ｐの初期値をｐ0とし、次式（４）に従って位置ｐの修正量δｐn−１（ｎ＝１,２,３,…）を算出してｐn＝ｐn-1＋λδｐn-1の計算を繰り返し行い、無線端末の推定位置ｐnすなわちｐ1，ｐ2，ｐ3，…を求める。位置算出部１４は、ｐnがある値に収束したと判定した時点で繰り返し処理を終了し、繰り返し処理終了時点での推定位置ｐnを最適解とみなす。すなわち、繰り返し処理終了時点での推定位置ｐnを無線端末の位置とする。位置算出部１４は、例えば、ｐnとｐn-1の距離が規定値Ｔｈ以下となった場合、具体的には、ｐn-1＝(ｘn-1,ｙn-1,ｚn-1)、ｐn＝(ｘn,ｙn,ｚn)としたとき、（ｘn−ｘn-1）2＋（ｙn−ｙn-1）2＋（ｚn−ｚn-1）2≦Ｔｈとなった場合、繰り返し処理を終了する。Ｔｈは、例えば、システムで要求される推定精度に基づいて決定したる値とし、５ｍ、１０ｍなどとする。なお、Ｔｈの値をこれらに限定するものではない。
【００４７】
pn＝pn-1＋λδpn-1
δpn-1＝(ＡtＡ+γＩ)-1Ａtｂ
ａｋｉ＝∂ｆｈｋ(Ａｈｋ,αｈｋ,Ｄｋ(pn-1))／∂ｐｉ、ｉ＝１〜３
ｂｋ＝Ｒｋ−ｆｋ(Ａｈｋ,αｈｋ,Ｄｋ(pn-1))
…（４）
【００４８】
式（４）において、Ａは行列、ｂはベクトルとする。ａｋｉは行列Ａの各要素、ｂｋはベクトルｂの各要素である。また、λは縮小因子（０＜λ≦１）、行列の右肩のｔは転置行列を意味し、Ｉは単位行列、γは行列ＡtＡの対角項に加算する係数である。
【００４９】
なお、初期値ｐ０＝（ｘ0,ｙ0,ｚ0)の値は、例えば、無線端末から送信された信号の各ＡＰにおける信号受信強度の中の最大値が得られたＡＰの位置に設定する。
【００５０】
位置算出部１４がステップＳ５〜Ｓ８を実行することにより無線端末の位置の推定結果を得ることができるが、位置算出部１４は、ステップＳ９〜Ｓ１１を実行するようにしてもよい。なお、ステップＳ９〜Ｓ１１は位置算出部１４が無線端末の位置を推定する上で必須の処理ではないが、これらの処理を実行することにより、推定精度をさらに向上させることができる。
【００５１】
位置算出部１４は、ステップＳ９で無線端末の位置を算出すると、次に、無線端末の推定位置から無線端末の移動速度を算出する（ステップＳ９）。位置算出部１４は、ステップＳ９において、例えば、ある測定時刻ｔ１における無線端末の推定位置ｐt1とその次の測定時刻ｔ２における無線端末の推定位置ｐt2から、次式（５）に従って無線端末の移動速度ｖを算出する。なお、推定位置ｐt2は最新の推定位置、すなわちステップＳ８で算出した推定位置とする。
【００５２】
ｖ＝|ｐt2−pt1|／(ｔ２−ｔ１)      …（５）
【００５３】
次に、位置算出部１４は、無線端末の移動速度ｖがしきい値以上か否かを確認する（ステップＳ１０）。しきい値は、位置を推定する対象の無線端末の想定される移動速度に基づいて決定した値とする。例えば、位置を推定する対象の無線端末が歩行者に携帯されるものである場合、一般的な歩行速度の例えば２倍の値をしきい値とする。位置算出部１４は、無線端末の移動速度がしきい値よりも大きい場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、何らかの特殊要因で推定位置の誤差が大きくなり、推定位置の信頼性が低いと判断し、ステップＳ８で算出した無線端末の推定位置である推定結果を廃棄する（ステップＳ１１）。位置算出部１４は、その後、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜Ｓ１１の処理を繰り返す。位置算出部１４は、無線端末の移動速度がしきい値未満の場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜Ｓ１１の処理を繰り返す。
【００５４】
以上のように、本実施の形態の位置推定装置は、無線通信システムを構成している各ＡＰが他のＡＰから受信した信号の受信強度および各ＡＰの位置に基づいて、各ＡＰにおける信号受信強度の距離減衰特性を算出し、さらに、算出した距離減衰特性を、無線端末が予め決められた位置から送信した信号の各ＡＰにおける受信強度に基づいて補正して保持しておく。また、位置推定装置は、位置を推定する対象の無線端末から送信された信号の各ＡＰにおける信号受信強度と、保持しておいたＡＰごとの距離減衰特性とに基づいて、無線端末の位置を推定する。また、無線端末の推定位置に基づいて無線端末の移動速度を算出し、推定結果の信頼性が高いか否かを移動速度に基づいて判別し、信頼性が低い推定結果については廃棄する。これにより、以下の効果が得られる。
【００５５】
本実施の形態の位置推定装置によれば、まず、各ＡＰ間の距離と複数の信号受信強度より信号受信強度の距離減衰特性を推定するため、距離減衰特性の推定精度を向上させることができる。また、各ＡＰにおける信号受信強度の距離減衰特性をＡＰごとに推定しているため、システム内のエリア毎に電波伝搬環境が異なる場合でも無線端末の位置の推定精度が低下するのを防止することができる。すなわち、位置推定精度が向上する。
【００５６】
また、無線端末の種類ごとに複数の距離減衰特性を算出して保持しておき、位置を推定する無線端末の種類に応じた距離減衰特性を使用して位置の推定を行う構成とすることにより、端末の無線特性が複数存在する場合における位置推定の誤差要因を低減することができ、位置の推定精度を向上させることができる。
【００５７】
また、無線端末の特性により補正されたＡＰ毎の距離減衰特性が示す信号受信強度と実測した３点以上の信号受信強度との差の２乗和が最小となるように無線端末の位置を推定する場合、収集した複数の信号受信強度を有効に利用して信号受信強度の測定誤差の影響を低減し、無線端末の位置を推定することが可能となる。
【００５８】
また、無線端末の推定位置から移動速度を算出し、移動速度の妥当性から推定位置の信頼度を判断することにより、すなわち、信頼性が低い推定位置の場合、推定位置を無効として廃棄するので、突発的な無線環境の変化等の特殊要因による位置推定誤差が発生した場合にこれを排除し、推定誤差が大きくなるのを防止できる。
【００５９】
また、無線端末の位置推定手順をシステム構築時とシステム運用時に分割し、無線端末の位置推定を行うシステム運用時はシステム構築時に求めて保持しておいた距離減衰特性を使用して無線端末の位置推定を行うようにしたので、特許文献１に記載されているような、距離減衰特性と端末の位置推定を交互に繰り返し行う方式と比較して、位置推定のための演算量を低減することができる。
【００６０】
また、各ＡＰで受信した無線端末からの信号の受信強度、既設ＡＰの位置、ＡＰ間の距離のみを使用して位置推定精度の向上を実現する方式のため、無線端末に特別な機能を持たせる必要がなく既存の無線端末への適用が可能となりシステムへの導入が容易となる。
【００６１】
本実施の形態にかかる位置推定装置１０は、例えば、図１０に示したハードウェアにより実現することができる。
【００６２】
図１０は、位置推定装置１０を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。位置推定装置１０は、例えば、図１０に示したプロセッサ１０１、メモリ１０２および入出力インタフェイス１０３により実現される。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）、システムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）などである。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等である。
【００６３】
位置推定装置１０の制御部１１、すなわち減衰特性算出部１２、補正処理部１３および位置算出部１４は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２に格納されているプログラムにより実現される。具体的には、プロセッサ１０１が、制御部１１として動作するためのプログラムをメモリ１０２から読み出して実行することにより実現される。減衰特性保持部１５はメモリ１０２により実現される。
【００６４】
入出力インタフェイス１０３は、位置推定装置１０がＡＰと通信する際に使用される。なお、図１０の構成は位置推定装置１０とＡＰが有線通信路を介して通信する場合を想定したものである。位置推定装置１０とＡＰが無線通信路を介して通信する場合、図１０の入出力インタフェイス１０３は無線通信装置に置き換えられる。
【００６５】
なお、位置推定装置１０の制御部１１を専用のハードウェアである処理回路で実現してもよく、制御部１１の一部を専用のハードウェアで実現し、残りをソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現してもよい。制御部１１を専用のハードウェアで実現する場合、専用のハードウェアである処理回路は例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
【００６６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１〜５  基地局（ＡＰ）、１０  位置推定装置、１１  制御部、１２  減衰特性算出部、１３  補正処理部、１４  位置算出部、１５  減衰特性保持部、１０１  プロセッサ、１０２  メモリ、１０３  入出力インタフェイス。
【図１】
2016199254.tif 000003
【図２】
2016199254.tif 000004
【図３】
2016199254.tif 000005
【図４】
2016199254.tif 000006
【図５】
2016199254.tif 000007
【図６】
2016199254.tif 000008
【図７】
2016199254.tif 000009
【図８】
2016199254.tif 000010
【図９】
2016199254.tif 000011
【図１０】
2016199254.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月8日(2016.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出部と、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における受信強度および前記減衰特性算出部で算出された距離減衰特性に基づいて、前記無線端末の位置を推定し、当該推定した位置と前記既定位置との差異に基づいて前記距離減衰特性を補正する補正処理部と、
前記補正処理部で補正された後の前記距離減衰特性を保持する減衰特性保持部と、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となるように前記対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項３】
前記受信強度の距離減衰特性の候補を複数保持しておき、
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となる前記受信強度の距離減衰特性を前記候補の中から選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記補正処理部は、前記差異が最小となるように、前記減衰特性算出部が算出した距離減衰特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の位置推定装置。
【請求項５】
前記位置算出部は、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項６】
前記位置算出部は、前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の平均値を前記基地局毎に算出し、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記算出した各平均値の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項７】
前記位置算出部は、前記算出した前記無線端末の推定位置と、過去に算出済みの前記無線端末の推定位置とに基づいて前記無線端末の移動速度を算出し、算出した移動速度に基づいて、前記算出した前記無線端末の推定位置の信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項８】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置算出装置が実行する位置推定方法であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出ステップと、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における受信強度および前記減衰特性算出ステップで算出した距離減衰特性に基づいて、前記無線端末の位置を推定し、当該推定した位置と前記既定位置との差異に基づいて前記距離減衰特性を補正する補正ステップと、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記補正ステップで補正した後の前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出ステップと、
を含むことを特徴とする位置推定方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月22日(2016.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出部と、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における前記基地局ごとの受信強度と、前記減衰特性算出部で算出された距離減衰特性および前記無線端末と前記各基地局との距離に基づいて決まる前記基地局ごとの推定受信強度との差異に基づいて前記距離減衰特性を補正する補正処理部と、
前記補正処理部で補正された後の前記距離減衰特性を保持する減衰特性保持部と、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出部と、
を備えることを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となるように前記対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項３】
前記受信強度の距離減衰特性の候補を複数保持しておき、
前記減衰特性算出部は、前記受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する際、前記受信強度の距離減衰特性の算出対象の基地局である対象基地局における前記受信強度の距離減衰特性と前記各基地局の位置とに基づいて算出される、前記対象基地局における他の基地局からの信号の受信強度と、前記対象基地局が他の基地局から実際に受信した信号の受信強度との差の２乗和を算出した場合に当該２乗和が最小となる前記受信強度の距離減衰特性を前記候補の中から選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記補正処理部は、前記基地局ごとに、前記無線端末が既定位置から送信した信号の受信強度と前記推定受信強度との誤差を求め、求めた誤差の合計値が最小となるように、前記減衰特性算出部が算出した距離減衰特性を補正する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の位置推定装置。
【請求項５】
前記位置算出部は、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項６】
前記位置算出部は、前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度の平均値を前記基地局毎に算出し、前記減衰特性保持部で保持されている前記距離減衰特性と前記算出した各平均値の差の２乗和が最小となる位置を算出し、前記無線端末の推定位置とする、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項７】
前記位置算出部は、前記算出した前記無線端末の推定位置と、過去に算出済みの前記無線端末の推定位置とに基づいて前記無線端末の移動速度を算出し、算出した移動速度に基づいて、前記算出した前記無線端末の推定位置の信頼性を判定する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の位置推定装置。
【請求項８】
無線通信システムの基地局と通信する無線端末の位置を推定する位置推定装置が実行する位置推定方法であって、
前記無線通信システムを構成している各基地局が他の基地局から受信した信号の受信強度および前記各基地局の位置に基づいて、前記各基地局が受信する信号の受信強度の距離減衰特性を前記基地局ごとに算出する減衰特性算出ステップと、
前記無線端末が既定位置から送信した信号の前記各基地局における前記基地局ごとの受信強度と、前記減衰特性算出ステップで算出した距離減衰特性および前記無線端末と前記各基地局との距離に基づいて決まる推定受信強度との差異に基づいて前記距離減衰特性を補正する補正ステップと、
前記無線端末から送信された信号の前記基地局の各々における受信強度と、前記補正ステップで補正した後の前記距離減衰特性とに基づいて、前記無線端末の推定位置を算出する位置算出ステップと、
を含むことを特徴とする位置推定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
補正処理部１３は、ステップＳ４の処理が終了すると、補正後の各ＡＰにおける距離減衰特性を減衰特性保持部１５へ出力する。減衰特性保持部１５は、補正処理部１３から各ＡＰの距離減衰特性を受け取ると、これを保持する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
位置算出部１４は、ステップＳ８において、上記のステップＳ７で算出したｅ(ｐ)を最小にする無線端末の位置ｐ＝(ｘ,ｙ,ｚ)を非線形最小２乗法で算出する。ｐ＝(ｘ,ｙ,ｚ)＝(ｐ１,ｐ２,ｐ３)とすると、位置算出部１４は、例えば、無線端末の位置ｐの初期値をｐ0とし、次式（４）に従って位置ｐの修正量δｐn−１（ｎ＝１,２,３,…）を算出してｐn＝ｐn-1＋λδｐn-1の計算を繰り返し行い、無線端末の推定位置ｐnすなわちｐ1，ｐ2，ｐ3，…を求める。位置算出部１４は、ｐnがある値に収束したと判定した時点で繰り返し処理を終了し、繰り返し処理終了時点での推定位置ｐnを最適解とみなす。すなわち、繰り返し処理終了時点での推定位置ｐnを無線端末の位置とする。位置算出部１４は、例えば、ｐnとｐn-1の距離が規定値Ｔｈ以下となった場合、具体的には、ｐn-1＝(ｘn-1,ｙn-1,ｚn-1)、ｐn＝(ｘn,ｙn,ｚn)としたとき、（ｘn−ｘn-1）2＋（ｙn−ｙn-1）2＋（ｚn−ｚn-1）2≦Ｔｈとなった場合、繰り返し処理を終了する。Ｔｈは、例えば、システムで要求される推定精度に基づいて決定した値とし、５ｍ、１０ｍなどとする。なお、Ｔｈの値をこれらに限定するものではない。
【国際調査報告】
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