(57)【要約】【課題】動き検出システム、動き検出装置、動き検出方法およびコンピュータプログラムを提供すること。【解決手段】無線端末３０と、無線端末と無線ネットワークを介して通信可能な動き検出装置２０とを備える動き検出システムであって、無線端末は、動き検出装置が所定の頻度で送信する検出用信号を受信すると、検出用信号のそれぞれに対して確認信号を送信し、動き検出装置は、無線端末から送信された確認信号の信号強度を計測する計測部２３０と、計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて、無線端末の空間上の動きを検出する検出部２６０とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2008054238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末と、前記無線端末と無線ネットワークを介して通信可能な動き検出装置とを備える動き検出システムにおいて；
前記無線端末は、前記動き検出装置が所定の頻度で送信する検出用信号を受信すると、前記検出用信号のそれぞれに対して確認信号を送信し、
前記動き検出装置は、
前記検出用信号を送信する検出用信号送信部と；
前記無線端末から送信された前記確認信号の信号強度を計測する計測部と；
前記計測部が計測した前記確認信号の信号強度に基づいて、前記無線端末の空間上の動きを検出する検出部と；
を備えることを特徴とする、動き検出システム。
【請求項２】
無線端末と無線ネットワークを介して通信可能な動き検出装置において：
前記無線端末に所定の頻度で検出用信号を送信する検出用信号送信部と；
前記検出用信号のそれぞれに対して前記無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測する計測部と；
前記計測部が計測した前記確認信号の信号強度に基づいて、前記無線端末の空間上の動きを検出する検出部と；
を備えることを特徴とする、動き検出装置。
【請求項３】
前記検出用信号は、データ情報を含まないデータフレームであることを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項４】
前記空間上の動きは、前記無線端末と前記計測部との間隔を長くする動き、または短くする動きであることを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項５】
前記計測部が信号強度を計測した前記確認信号の計測数が、あらかじめ定められた設定サンプル数に達したか否かを判断する計測数判断部をさらに備え、
前記検出部は、前記計測数が前記計測数判断部により前記設定サンプル数に達したと判断された場合に前記無線端末の動きを検出することを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記確認信号の信号強度が指数関数的に変化するか否かに基づいて前記無線端末の動きを検出することを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項７】
前記検出用信号送信部が前記検出用信号の送信を開始してから、あらかじめ定められた上限待ち時間が経過したか否かを判断する経過時間判断部をさらに備え、
前記経過時間判断部が上限待ち時間を経過したと判断した後は、前記無線端末の空間上の動きが検出されないようにすることを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項８】
前記計測部は少なくとも２以上の異なる位置に配され、
前記検出部は、前記各計測部が計測した前記確認信号の信号強度に基づいて前記無線端末の空間上の動きを検出することを特徴とする、請求項２に記載の動き検出装置。
【請求項９】
無線端末の動きを無線ネットワークを介して検出する動き検出方法において：
前記無線端末に所定の頻度で検出用信号を送信するステップと；
前記検出用信号のそれぞれに対して前記無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測するステップと；
前記計測部が計測した前記確認信号の信号強度に基づいて前記無線端末の空間上の動きを検出するステップと；
を備えることを特徴とする、動き検出方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
無線端末に所定の頻度で無線ネットワークを介して検出用信号を送信する検出用信号送信手段；
前記検出用信号のそれぞれに対して前記無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測する計測手段；
前記計測部が計測した前記確認信号の信号強度に基づいて前記無線端末の空間上の動きを検出する検出手段；
として機能させることを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動き検出システム、動き検出装置、動き検出方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＣ(Personal Computer)やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などの情報処理装置には、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１１で規格される無線ネットワーク技術が標準的に実装される趨勢である。また、かかる無線端末として機能する情報処理装置の移動速度、あるいは空間的な動きを検出するシステムの構築も要求される傾向にある。
【０００３】
上記要求を満たすために、近距離無線技術の一例であるＮＦＣ(Near Field Communication)技術を無線端末に重畳的に実装する手段が考えられる。ここで、ＮＦＣ(Near Field Communication)技術とは、通信速度は１００〜４００ｋｂｐｓ程度で、１０ｃｍ程度の近距離でのＮＦＣ対応機器の相互通信を想定してなされた技術である。かかるＮＦＣ技術を無線端末に実装すれば、該無線端末を所定の近接対象に接近させた場合、該近接対象が、該無線端末の接近を検出し、事前に設定された処理を実行するシステムを実現できる。ただし、同一の情報処理装置に上記無線ネットワーク技術およびＮＦＣ技術を重畳的に実装すると、装置構成の煩雑化や生産コストの増大を招来してしまう。
【０００４】
そこで、ＩＥＥＥ８０２．１１で規格される無線ネットワーク技術を、情報の送受信だけでなく、無線端末の空間的な動きの検出にも用いる手段が提案されている。例えば、特許文献１には、無線端末が発する無線信号の強度を測定し、該信号強度の変化に基づいて無線端末の移動速度を判定するシステムが開示されている。また、特許文献２には、無線端末が発するビーコン信号の信号強度を測定し、該信号強度の変化に基づいて無線端末の空間的な動きを検出するシステムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３９７６２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２２１８２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のＩＥＥＥ８０２．１１で規格される無線ネットワーク技術を利用したシステムは、単に無線端末から送信される信号の強度変化に基づいて動作する構成であったため、無線端末の移動速度あるいは空間的な動きを適確に検出できない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、無線ネットワーク技術を用いて無線端末の空間上の動きを適確に検出することが可能な、新規かつ改良された動き検出システム、動き検出装置、動き検出方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【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、本発明のある観点によれば、無線端末と、無線端末と無線ネットワークを介して通信可能な動き検出装置とを備える動き検出システムが提供される。無線端末は、動き検出装置が所定の頻度で送信する検出用信号を受信すると、検出用信号のそれぞれに対して確認信号を送信し、動き検出装置は、無線端末から送信された確認信号の信号強度を計測する計測部と、計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて、無線端末の空間上の動きを検出する検出部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、動き検出装置が送信した検出用信号を無線端末が受信すると、無線端末は確認信号を送信する。ここで、動き検出装置は、該検出用信号を所定の頻度で送信するため、無線端末も確認信号を所定の頻度で送信することとなる。また、動き検出装置における確認信号の信号強度は、動き検出装置と無線端末との間隔に応じて変化する。したがって、動き検出装置は、確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出することができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線端末と無線ネットワークを介して通信可能な動き検出装置が提供される。動き検出装置は、無線端末に所定の頻度で検出用信号を送信する検出用信号送信部と、検出用信号のそれぞれに対して無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測する計測部と、計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出する検出部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、動き検出装置は、検出用信号を無線端末に送信して、無線端末に確認信号を送信させることができる。ここで、動き検出装置は、該検出用信号を所定の頻度で送信するため、無線端末に確認信号を所定の頻度で送信させることとなる。また、動き検出装置における確認信号の信号強度は、動き検出装置と無線端末との間隔に応じて変化する。したがって、動き検出装置は、確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出することができる。
【００１２】
検出用信号は、データ情報を含まないデータフレームであってもよい。かかる構成によれば、検出用信号のデータ容量を抑制できる。したがって、動き検出装置が検出用信号を繰返し送信するために使用する無線通信の帯域を抑制し、本来の情報の送受信のための無線通信に大部分の帯域をあてることができる。
【００１３】
空間上の動きは、無線端末と計測部との間隔を長くする動き、または短くする動きであってもよい。
【００１４】
計測部が信号強度を計測した確認信号の計測数が、あらかじめ定められた設定サンプル数に達したか否かを判断する計測数判断部をさらに備え、検出部は、計測数が計測数判断部により設定サンプル数に達したと判断された場合に無線端末の動きを検出するようにしてもよい。かかる構成によれば、計測数判断部は信号強度が計測された確認信号の計測数を監視し、該計測数と設定サンプル数を比較する。そして、計測数判断部は、計測数が設定サンプル数に達したときに検出部の処理を開始させることができる。したがって、検出部は、十分な数の確認信号の信号強度に基づいてより正確に無線端末の空間上の動きを検出できる。
【００１５】
検出部は、確認信号の信号強度が指数関数的に変化するか否かに基づいて無線端末の動きを検出するようにしてもよい。ここで、無線ネットワークを介して無線端末から送信される確認信号の信号強度は、無線端末と計測部の間隔が一定速度で変化すれば、指数関数的に変化する場合がある。したがって、検出部は、確認信号の信号強度が指数関数的に変化したか否かに基づいて、例えば無線端末と計測部の間隔を一定速度で変化させるような無線端末の動きを検出可能である。
【００１６】
検出用信号送信部が検出用信号の送信を開始してから、あらかじめ定められた上限待ち時間が経過したか否かを判断する経過時間判断部をさらに備え、経過時間判断部が上限待ち時間を経過したと判断した後は、無線端末の空間上の動きが検出されないようにしてもよい。かかる構成によれば、経過時間判断部は、検出用信号送信部が検出用信号の送信を開始してから経過した時間を監視し、該経過した時間と上限待ち時間を比較する。そして、該経過した時間が上限待ち時間に達したと判断した場合、例えば検出部に無線端末の空間上の動きを検出する処理を終了させる。したがって、経過時間判断部は、無線端末の空間上の動きを検出可能な期間を制限することができる。
【００１７】
計測部は少なくとも２以上の異なる位置に配され、検出部は、各計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出するようにしてもよい。かかる構成によれば、検出部は、複数の計測部が計測した確認信号の信号強度の差異に基づいて、無線端末の多様な空間的な動きを検出することができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線端末の動きを無線ネットワークを介して検出する動き検出方法が提供される。動き検出方法は、無線端末に所定の頻度で検出用信号を送信するステップと、検出用信号のそれぞれに対して無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測するステップと、計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出するステップとを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、無線端末に所定の頻度で無線ネットワークを介して検出用信号を送信する検出用信号送信手段、検出用信号のそれぞれに対して無線端末から送信される確認信号の信号強度を計測する計測手段、計測部が計測した確認信号の信号強度に基づいて無線端末の空間上の動きを検出する検出手段として機能させることを特徴とする、コンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、無線ネットワーク技術を用いて無線端末の空間上の動きを適確に検出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第一の実施形態）
まず、本発明の第一の実施形態にかかる動き検出システムの概略を、図１を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態にかかる動き検出システム１０の構成を示した説明図である。動き検出システム１０は、通信網１２、動き検出装置２０および無線端末３０を含む。
【００２４】
動き検出装置２０は、アクセスポイント２４およびステーション２６を備える。アクセスポイント２４は、インターネットやイーサネット（登録商標）などの通信網１２と有線または無線で接続されている。また、アクセスポイント２４は、無線端末３０と無線ネットワークとしての無線ＬＡＮ(Local Area Network)を介して接続可能であり、無線ＬＡＮの基地局として機能する。
【００２５】
上記無線ＬＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズにより規格される無線ネットワーク技術に基づいて構成することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズとしては、周波数帯２．４ＧＨｚおよび伝送速度１〜２Ｍｂｐｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１、周波数帯２．４ＧＨｚおよび伝送速度１１Ｍｂｐｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、周波数帯５ＧＨｚおよび伝送速度５４Ｍｂｐｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１ａ、周波数帯２．４ＧＨｚおよび伝送速度５４Ｍｂｐｓで動作するＩＥＥＥ８０２．１１ｇなどがあげられる。
【００２６】
また、無線ＬＡＮは、インフラストラクチャーモードまたはアドホックモードで構成することができる。インフラストラクチャーモードの無線ＬＡＮは、図１に示したように、通信網１２と接続されたアクセスポイント２４と、該アクセスポイント２４の電波到達範囲内に存在する無線端末３０とから構成される。また、インフラストラクチャーモードにおいては、一の無線端末から他の無線端末へのデータの送信は、アクセスポイント２４が該データを中継することにより行われる。当該データの送信過程を、図２を参照して説明する。
【００２７】
図２は、インフラストラクチャーモードにおけるデータ送信の様子を示した説明図である。図２に示したように、無線端末４０（図１には図示せず。）が無線端末３０にデータを送信するには、まず、無線端末４０が送信したデータをアクセスポイント２４が受信する。そして、アクセスポイント２４は、該データを無線端末３０に送信し、併せて無線端末４０に該データを受信したことを示す確認信号としてＡＣＫ（ACKnowledgement）を送信する。続いて、無線端末３０がアクセスポイント２４から該データを受信すると、アクセスポイント２４に対してＡＣＫを送信する。次いで、アクセスポイント２４が無線端末３０からＡＣＫを受信して、無線端末４０から無線端末３０へのデータ送信が完了する。
【００２８】
一方、アドホックモードの無線ＬＡＮは、アクセスポイント２４を必要とせず、無線端末のみから構成される。本明細書においては、無線ＬＡＮをインフラストラクチャーモードで構成する場合に重点をおいて説明するが、本発明はアドホックモードの無線ＬＡＮにも適用可能である。
【００２９】
ステーション２６は、無線端末３０が送信するＡＣＫを受信可能であり、受信したＡＣＫの信号（電界）強度を測定し、該信号強度に基づいて無線端末３０の動きを検出する。以下、信号強度と、ステーション２６および無線端末３０の間隔の関係について説明する。
【００３０】
ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズにおける自由空間での信号（電波）の伝達損失Γ（ｄＢ）は、一例として以下の数式１のように表せる。
【数１】
2008054238.tif 000003
ここで、λ（ｍ）は信号の波長を、ｄ（ｍ）はステーション２６および無線端末３０の間隔を示している。
【００３１】
一方、ステーション２６の受信電力Ｐｒ（ｄＢｍ）は、数式１のΓを用いて、以下の数式２のように表せる。
【数２】
2008054238.tif 000004
ここで、Ｐｔ（ｄＢｍ）は無線端末３０が送信する信号の送信電力を、Ｇｔ（ｄＢｉ）は送信アンテナの利得を、Ｇｒ（ｄＢｉ）は受信アンテナの利得を示している。
【００３２】
したがって、信号を受信するステーション２６と無線端末３０との距離がｄｄ０（ｍ）からｄ（ｍ）まで変化する場合に、ステーション２６が受信する信号の受信電力Ｐｒｄ（ｄＢｍ）は、以下の数式３のように表せる。
【数３】
2008054238.tif 000005
ここで、Ｐｒｄ（ｄＢｍ）はステーション２６と無線端末３０との距離がｄ（ｍ）離れているときのステーション２６の受信電力を、Ｐｒｄ０（ｄＢｍ）はステーション２６と無線端末３０との距離がｄ０（ｍ）離れているときのステーション２６の受信電力を示している。
【００３３】
数式３を参照すると、ステーション２６と無線端末３０との間隔が減少した場合、ステーション２６の受信電力は指数関数的に増加することが確認できる。また、基準時刻ｔ０におけるステーション２６の受信電力をＰｔ０（ｄＢｍ）とし、時刻ｔにおけるステーション２６の受信電力をＰｔとして、受信電力の差分Ｄｔを以下の数式４に示したように定義する。
【数４】
2008054238.tif 000006
当該差分Ｄｔの時間ｔに対する変化を例えば回帰分析により分析すれば、無線端末の近接操作を検出することができる。該近接操作の検出の過程の詳細については後述する。
【００３４】
このように、ステーション２６は、無線端末３０が送信した信号のステーション２６における信号強度を受信電力として測定し、該信号強度の変化に基づいて、無線端末３０の空間的な動きを検出することができる。ここで、本実施形態において空間的な動きは、無線端末３０をステーション２６に近づける近接操作や、無線端末３０をステーション２６から遠ざける離隔操作などを想定する。ただし、無線端末３０の絶対的な位置を必ずしも動かす必要は無く、ステーション２６を動かすようにしてもよい。すなわち、無線端末３０の空間的な動きとは、無線端末３０のステーション２６から見た相対的な動きを意味する。
【００３５】
無線端末３０は、無線ＬＡＮにおける無線通信機能を実装した情報処理装置である。情報処理装置としては、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などがあげられる。なお、アクセスポイント２４およびステーション２６も上記のような情報処理装置を用いて構成してもよい。
【００３６】
無線端末３０は、アクセスポイント２４と信号の送受信を行うが、該信号はステーション２６も受信できうように構成可能である。したがって、図１に示したように、無線端末３０が連続的に信号を送信している間に無線端末３０を位置Ａからステーション２６に近い位置Ｂに動かせば（近接操作）、ステーション２６が該信号を受信し、該信号の強度変化に基づいて近接操作を検出できる。
【００３７】
ここで、近接操作は、例えば無線端末３０とステーション２６とが３０ｃｍ〜６０ｃｍ程度の間隔を隔てている状態から、２秒以内に該間隔を１０ｃｍ以内に接近させる操作であってもよい。この場合、無線端末３０が信号を送信する頻度が１秒に１回や２回であったり、不安定であったりすると、ステーション２６が近接操作を正確に検出するために十分な信号強度の情報が得られない。
【００３８】
例えば、無線端末３０がビーコン信号を定期的に送信する場合に、該ビーコン信号の信号強度を測定して近接操作を検出する方法が考えられる。しかし、該ビーコン信号が３００ｍｓｅｃ程度の少ない頻度で送信される信号であったとすれば、信号強度を数回しか測定できないため、計測精度の良否が懸念される。
【００３９】
また、無線端末３０が送信する信号の強度を利用して無線端末３０の位置を特定するシステムも研究されている。当該システムは、オフィス内や店舗内など比較的広い空間を想定しており、位置検出精度は２ｍから４ｍ程度と大きな誤差を生じる。これは、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づいて送信される信号が、障害物やマルチパスの影響を受けやすいためである。仮に障害物が皆無であれば１０ｃｍ単位で無線端末３０の位置を特定することも理論的には可能である。しかし、障害物には人体も含まれ、障害物がオフィス内や店舗内など比較的広い空間に皆無である状況は現実的でない。このため、無線端末３０の数ｃｍ〜数１０ｃｍ単位での動きを検出するために当該システムを用いることは困難である。
【００４０】
そこで、本発明は上記のような問題を一例として受けてなされたものであり、本実施形態かかる動き検出システム１０によれば、無線端末３０に、無線端末３０の近接操作を検出するために十分な頻度で信号を送信させることが可能となる。以下、本実施形態にかかる動き検出システム１０を構成する動き検出装置２０の詳細な構成と動作について説明する。
【００４１】
図３は、本実施形態にかかる動き検出装置２０の構成を示したブロック図である。動き検出装置２０は、通信部２１０および２２０と、ダミーフレーム生成部２１４と、経過時間判断部２１８と、計測部２３０と、メモリ２４０と、計測数判断部２５０と、検出部２６０と、処理実行部２８０と、表示部２８４とを含む。
【００４２】
通信部２１０は、アクセスポイント２４と、通信網１２、ステーション２６、および無線端末３０と信号を送受信するインターフェースとして機能する。通信部２１０は、例えば、通信網１２と有線または無線で、ステーション２６と有線または無線で、無線端末３０とＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線ネットワークを介して信号を送受信することができる。同様に通信部２２０は、例えば、アクセスポイント２４と有線または無線で、無線端末３０とＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線ネットワークを介して信号を送受信することができる。
【００４３】
ダミーフレーム生成部２１４は、所定の頻度でダミーフレームを生成して、無線端末３０に送信する。ダミーフレームは、データ情報を含まない、あるいはほとんど含まないデータフレームである。該ダミーフレームを受信した無線端末３０はＡＣＫを送信する。
【００４４】
ここで、本実施形態にかかるステーション２６は、ステーション２６における該ＡＣＫの信号強度に基づいて無線端末３０の空間的な動きを検出できる。したがって、ダミーフレームは無線端末３０の空間的な動きの検出用信号として機能する。また、ダミーフレーム生成部２１４は、通信部２１０と協働して検出用信号送信部として機能する。以下、図４および図５を用いてダミーフレームとＡＣＫについて説明する。
【００４５】
図４は、アクセスポイント２４と無線端末３０の信号の送受信の様子を示した説明図である。図４に示したように、アクセスポイント２４は、無線端末３０に対して所定の頻度でダミーフレームを送信する。無線端末３０は、該ダミーフレームを受信するとＡＣＫを送信するため、アクセスポイント２４およびステーション２６は所定の頻度でＡＣＫを受信することができる。
【００４６】
ここで、アクセスポイント２４は、例えば２０ｍｓｅｃ間隔、５０ｍｓｅｃ間隔、１００ｍｓｅｃ間隔でダミーフレームを送信するようにしても、１秒間に５０回、２０回、１０回の頻度で不等間隔でダミーフレームを送信するようにしてもよい。また、当該ダミーフレームの送信頻度は、目的や周囲の環境などに応じて切替える切替部をさらに備えるようにしてもよい。
【００４７】
また、アクセスポイント２４によるダミーフレームの送信は、無線端末３０からの要求によって開始されるようにしても、アクセスポイント２４による判断に基づいて開始されるようにしてもよい。
【００４８】
図５は、ダミーフレームとＡＣＫが送受信されるより詳細な様子を示した説明図である。まず、アクセスポイント２４は、ヘッダ３１０、ＬＬＣ（Logical Link Control）ヘッダ３２０およびＦＣＳ（Frame Check Sequence）３３０からなるダミーフレームを無線端末３０に送信する。
【００４９】
ヘッダ３１０は、ダミーフレームの先頭を示し、例えば、送信者（アクセスポイント２４）のアドレス情報を含む。ＬＬＣヘッダ３２０は、データリンク層に関する情報であり、例えば、該フレームが送信先装置（無線端末３０）のメモリのどの領域に記録されるかを示す。ＦＣＳは、ヘッダ３１０およびＬＬＣヘッダ３２０の誤りを訂正する。通常のフレームにはデータ情報が含まれるが、本実施形態においては、ダミーフレームからデータ情報を排除している。データ情報には、例えばＩＰヘッダやＩＰペイロードなどに含まれる情報が該当する。かかる構成により、ダミーフレームのデータ容量を削減し、無線端末３０にＡＣＫを所定の頻度で送信させるために使用する無線通信の帯域を抑制することができる。
【００５０】
アクセスポイント２４がダミーフレームを送信すると、短フレーム間隔であるＳＩＦＳ(Short Inter Frame Space)３４０を経てＡＣＫ３５０が送信される。そして、ＡＣＫ３５０が送信されると、分散制御用フレーム間隔であるＤＩＦＳ（ＤＣＦ  ＩＦＳ）およびバックオフ期間３６０を経て、次のダミーフレーム３７０が送信される。
【００５１】
また、ダミーフレームが送信されてから、次のダミーフレームが送信されるまでの１周期Ｔの時間に応じて、ダミーフレームとＡＣＫの送受信に使用される帯域が変化する。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに基づいた通信においては、通信速度が１１Ｍｂｐｓであるため、１周期Ｔが２００ｍｓｅｃであれば０．２％（２２ｋｂｐｓ）の帯域を使用し、
１周期Ｔが５０ｍｓｅｃであれば０．８％（８８ｋｂｐｓ）の帯域を使用するに過ぎない。
【００５２】
図３を参照して動き検出装置２０の構成の説明に戻ると、経過時間判断部２１８は、アクセスポイント２４がダミーフレームの送信を開始してから経過した時間を測定する。また、該経過した時間があらかじめ定められた上限待ち時間に達した場合、上限待ち時間が経過した旨の報告をステーション２６へ送信する。ステーション２６は、該報告を受信した後は、無線端末３０の動きを検出しようとする処理を終了する。
【００５３】
すなわち、上記上限待ち時間は、無線端末３０が近接操作を行う際の制限時間としての役割を有する。したがって、経過時間判断部２１８は、上限待ち時間の経過後、ダミーフレーム生成部２１４にダミーフレームの生成を終了するように指示する構成にしてもよい。
また、経過時間判断部２１８は、上限待ち時間の経過後、検出部２６０の動作を終了させるようにしてもよい。また、上記上限待ち時間は、例えば１分〜２分程度であってもよい。
【００５４】
計測部２３０は、無線端末３０が送信したＡＣＫの信号強度を計測する。そして、計測した信号強度と、信号強度を計測した時刻とを対応付けて計測データとしてメモリ２４０に記憶させる。メモリ２４０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＰＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリや、ハードディスクおよびフロッピー（登録商標）ディスクなどの磁気ディスクや、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ／＋Ｒ／＋ＲＷ／ＲＡＭ（Ｒａｍｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標））―Ｒ／ＢＤ−ＲＥなどの光ディスクや、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスクなどの記憶媒体を用いて構成できる。
【００５５】
図６は、計測部２３０が計測した信号強度の変化の様子を示した特性図である。横軸は時間（ｍｓｅｃ）を、縦軸は信号強度（ｄＢｍ）を示している。図６を参照すると、４６００ｍｓｅｃ付近で信号強度が最大となり、５５００ｍｓｅｃ付近で信号強度が最小となっていることが確認できる。数式１〜４を用いて説明したように、無線端末３０とステーション２６との距離が近いほど信号強度は大きくなり、距離が遠いほど信号強度は小さくなる。したがって、４６００ｍｓｅｃ付近で無線端末３０がステーション２６に最も接近し、５５００ｍｓｅｃ付近で無線端末３０がステーション２６から最も離隔したと考えられる。
【００５６】
計測数判断部２５０は、計測部２３０が信号強度を計測したＡＣＫのサンプル数が、あらかじめ定められた設定サンプル数に達したか否かを判断する。そして、ＡＣＫのサンプル数が、設定サンプル数に達したと判断した場合に、検出部２６０に近接操作の検出処理の開始を指示する。
【００５７】
上記設定サンプル数は、後述の検出部２６０が近接操作を高い精度で検出するために要求されるサンプル数にしてもよい。また、設定サンプル数は、上記ダミーフレームおよびＡＣＫが送信される頻度や、検出部２６０における処理方法などに応じて設定してもよい。例えば、設定サンプル数は１０〜２０程度であってもよい。
【００５８】
検出部２６０は、計測数判断部２５０からの指示に基づいて、無線端末３０の近接操作の検出を行う。具体的な検出部２６０における検出処理の一例を、図７を参照して説明する。
【００５９】
図７は、検出部２６０が無線端末３０の近接操作を検出する過程を示した説明図である。まず、検出部２６０はメモリ２４０から計測データを読出す。該計測データは、図６に示したように、信号強度の凹凸が激しくなることが多い。これは、無線端末３０の微振動や雑音などの影響によるものである。そこで、検出部２６０は、計測データに対して例えば移動平均アルゴリズムを適用し、計測データの平滑化を行う。検出部２６０が計測データの平滑化処理を実行すると、図７（ａ）に示したように信号強度の変化の程度を緩やかにすることができる。
【００６０】
続いて、検出部２６０は、上記平滑化された計測データの分析対象範囲を変えながら、各分析対象範囲の計測データの指数関数曲線による近似を試みる。具体的には、検出部２６０は、カーブフィット法として非線形最小２乗法や対数プロット法などを用いて指数関数曲線による近似を試みることができる。こうして計測データから得られた、計測データに最も近い指数関数曲線Ｆの一例を図７（ｂ）に示した。図７（ｂ）に示した４０００ｍｓｅｃから４７００ｍｓｅｃ程度の期間の計測データは、指数関数曲線Ｆで近似することができる。
【００６１】
そして、検出部２６０は、上記指数関数曲線Ｆと計測データの残差平方和を計算する。該残差平方和が所定の閾値より小さい場合には、検出部２６０は、無線端末３０の近接操作を検出したものと判断する。一方、該残差平方和が所定の閾値より大きい場合には、検出部２６０は、無線端末３０の近接操作が分析対象期間にはなかったものと判断する。
【００６２】
さらに、検出部２６０は、経過時間判断部２１８から上限待ち時間が経過した旨の報告があるまで分析対象期間を変えながら近接操作の検出を試みる。そして、上限待ち時間が経過した旨の報告があった時点で近接操作が検出されていなかった場合には、検出部２６０は近接操作がなかったものと判断する。
【００６３】
なお、上記所定の閾値は、目的や分析対象期間の長さに応じて適宜変更可能である。例えば、近接操作と異なる無線端末の動きを誤って近接操作として検出することを回避するためには、閾値を下げることができる。
【００６４】
また、検出部２６０は、上記残差平方和に加え、信号強度の変化量に基づいて近接操作の有無を判断するようにしてもよい。例えば、３０〜６０ｃｍであった無線端末３０とステーション２６との間隔を１０ｃｍ以内に近接させた場合、ステーション２６におけるＡＣＫの信号強度は６〜１０ｄＢｍ、あるいは８〜１０ｄＢｍ程度増加する。したがって、検出部２６０は、ある分析対象期間に信号強度が指数関数的に６〜１０ｄＢｍ、あるいは８〜１０ｄＢｍ程度増加していれば、近接操作を検出したものと判断するようにしてもよい。
【００６５】
このように、本実施形態においては、動き検出装置２０は無線端末３０に所望する頻度でＡＣＫを送信させることができるので、十分な量のＡＣＫの信号強度に基づいて、精密に無線端末３０の近接操作を検出可能である。
【００６６】
処理実行部２８０は、検出部２６０により無線端末３０の近接操作が検出されると、所定の動作を実行する。所定の動作とは、例えば、表示部２８４への近接操作が検出された旨の表示や、無線端末３０の認証処理や、アクセスポイント２４への近接操作が検出された旨の通知などがあげられる。
【００６７】
表示部２８４は、無線端末３０の近接操作の有無を表示することができる。表示部２８４は、例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置およびランプなどの表示装置から構成される。
【００６８】
次に、図８を参照して、本実施形態にかかる動き検出装置２０の動作を説明する。
【００６９】
図８は、本実施形態にかかる動き検出装置２０の動作の流れを示したフローチャートである。まず、動き検出装置２０は、無線端末３０とのＩＥＥＥ８０２．１１に基づく通信の接続を確立する（Ｓ４００）。例えば、動き検出装置２０は、無線端末３０からのプローブ要求に応じて接続処理を実行することができる。そして、動き検出装置２０は、無線端末３０にダミーフレームを所定の頻度で送信する（Ｓ４０４）。次いで、動き検出装置２０は、無線端末３０がダミーフレームに対して送信するＡＣＫを受信する（Ｓ４０８）。
【００７０】
続いて、動き検出装置２０はＡＣＫの信号強度を計測する（Ｓ４１２）。そして、動き検出装置２０は、計測したＡＣＫのサンプル数が設定サンプル数に達したか否かを判断する（Ｓ４１６）。計測したＡＣＫのサンプル数が設定サンプル数に達していないと判断した場合には、動き検出装置２０は再度ダミーフレームの送信を行う（Ｓ４０４）。一方、計測したＡＣＫのサンプル数が設定サンプル数に達していないと判断した場合には、動き検出装置２０は、計測されたＡＣＫの計測データを分析する（Ｓ４２０）。
【００７１】
そして、動き検出装置２０は、信号強度の分析結果から近接操作が検出されたか否かを判断する（Ｓ４２４）。動き検出装置２０は、近接操作が検出されたと判断した場合、近接操作が検出されたと結論付ける（Ｓ４２８）。一方、動き検出装置２０は、近接操作が検出されなかったと判断した場合、上限待ち時間が経過したか否かを判断する（Ｓ４３２）。動き検出装置２０は、上限待ち時間が経過していないと判断した場合には、再度ダミーフレームの送信を行う（Ｓ４０４）。一方、動き検出装置２０は、上限待ち時間が経過したと判断した場合には、近接操作が検出されなかったと結論付ける（Ｓ４３６）。
【００７２】
このような本実施形態で説明した動き検出システム１０は、応用例としてアクセスポイント認証に用いることができる。以下に、従来の方法と比較しながら、本実施形態にかかる動き検出システム１０によるアクセスポイント認証を説明する。
【００７３】
例えば、店舗やイベント会場などの所定の閉空間における無線システムにおいては、所定の閉空間内の無線端末３０にのみアクセスポイント２４（基地局）の利用を認め、所定の閉空間外の無線端末３０にはアクセスポイント２４の利用を認めないことが望まれる。従来は、該目的を達成するための第一の手段として、ＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）キーを用いていた。具体的には、所定の閉空間内の各無線端末３０の所有者にＷＥＰキーを通知し、各所有者が自己の無線端末３０にＷＥＰキーを設定していた。
【００７４】
しかし、上記第一の手段は、無線端末３０の所有者にＷＥＰキーの設定という手間を課すことになる。また、所定の閉空間内の無線端末３０の所有者が所定の閉空間外の第三者にＷＥＰキーを通知し、所定の閉空間外の第三者の無線端末３０がアクセスポイント２４を利用可能となってしまう場合が考えられる。
【００７５】
一方、第二の手段として、アクセスポイント２４の利用を認める無線端末３０のＭＡＣアドレスを認証に用いる方法が考えられる。該方法は、特定の無線端末３０のみを認証してアクセスポイント２４の利用を許可できるため、安全性の観点からは上記第一の手段と比較して有利である。しかし、アクセスポイント２４が、全ての認証をすべき無線端末３０のＭＡＣアドレスを取得して登録する作業は、膨大な負荷となることが予想される。
【００７６】
そこで、本実施形態にかかるアクセスポイント認証は上記第一の手段および第二の手段の問題点に鑑みてなされており、該アクセスポイント認証によれば、無線端末３０の所有者に過多な手間を課すことなく、安全性を担保してアクセスポイント２４が無線端末３０を認証することが可能である。具体的方法は以下に示す通りである。
【００７７】
まず、無線端末３０が、ＷＥＰキーを必要としないオープンシステム認証で動作しているアクセスポイント２４への接続を試みる。そして、アクセスポイント２４は、オープンシステム認証で動作しているため、無線端末３０の接続要求を無条件に了承する。続いて、アクセスポイント２４は、接続を了承した無線端末３０に対してダミーフレームを１〜３分程度の上限待ち時間が経過するまで送信を繰り返す。
【００７８】
次いで、ダミーフレームを受信している無線端末３０の所有者は、上限待ち時間が経過するまでに、該無線端末３０を所定の閉空間内に配されたステーション（計測用端末）２６に対して近接操作する。そして、ステーション２６は、該無線端末３０の近接操作を検出すると、該無線端末３０のビーコンフレームから取得したＭＡＣアドレスをアクセスポイント２４に送信する。
【００７９】
続いて、アクセスポイント２４は、ステーション２６から受信した無線端末３０のＭＡＣアドレスを登録し、登録されたＭＡＣアドレスを有する無線端末３０との接続を維持する。一方、アクセスポイント２４は、上限待ち時間が経過してもステーション２６から受信しなかったＭＡＣアドレスを有する無線端末３０との接続を終了する。
【００８０】
上述したアクセスポイント認証は、無線端末３０の所有者に対して、無線端末３０をステーション２６に近づけるという直感的な動作を課すだけであるため、ＷＥＰキーを用いる上記第一の手段と比較して格段に簡素である。また、所定の閉空間外の第三者は、ステーション２６に対して無線端末３０の近接操作を行うことができないため、安全性を担保した認証が実現される。
【００８１】
以上説明したように、本発明の第一の実施形態にかかる動き検出システム１０によれば、動き検出装置２０は、該ダミーフレームを所定の頻度で送信するため、無線端末３０もＡＣＫを所定の頻度で送信することとなる。また、動き検出装置２０におけるＡＣＫの信号強度は、動き検出装置２０と無線端末３０との間隔に応じて変化する。したがって、動き検出装置２０は、ＡＣＫの信号強度に基づいて無線端末３０の空間上の動きを精密に検出することができる。
【００８２】
また、本実施形態にかかるダミーフレームはデータ情報を包含しない。したがって、ダミーフレームのデータ容量を抑制し、無線端末３０および動き検出装置２０の本来の無線通信に大部分の帯域を割り当てることが可能となる。
【００８３】
また、検出部２６０は、計測データが指数関数的に変化するか否かに基づいて近接操作の有無を判断する。ＩＥＥＥ８０２．１１に基づいて無線端末３０から送信されるＡＣＫの信号強度は、無線端末３０と計測部２３０の間隔が一定速度で変化すれば、指数関数的に変化すると仮定できる場合がある。したがって、検出部２６０は、計測データが指数関数的に変化するか否かに基づいて、無線端末３０の近接操作を適確に検出することができる。
【００８４】
また、上述のような動き検出装置２０としての機能をコンピュータに行わせるプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体も提供される。
【００８５】
（第二の実施形態）  
次に、本発明の第二の実施形態にかかる動き検出システム１０について説明する。本実施形態にかかる動き検出システム１０は、計測用端末として少なくとも２以上のステーション２６を備える点で第一の実施形態と相異する。本実施形態によれば、該相異点に基づいて、無線端末３０のより複雑な空間的な動きを検出することができる。以下、図９を参照して本実施形態にかかる動き検出システムについて説明する。
【００８６】
図９は、本実施形態にかかる動き検出システム１０の構成を示した説明図である。動き検出システム１０は、アクセスポイント２４、ステーション２６Ａおよび２６Ｂを備える動き検出装置２０と、無線端末３０とを備える。アクセスポイント２４の構成および動作は第一の実施形態で説明した内容と実質的に同一であるので説明を省略する。また、ステーション２６Ａおよび２６Ｂの構成および動作は、第一の実施形態で説明したステーション２６とほぼ同一である。ただし、計測部２３０はステーション２６Ａおよび２６Ｂのいずれにも設けられている必要があるが、その他の構成についてステーション２６Ａおよび２６Ｂのいずれかにのみ設けるよう構成してもよい。
【００８７】
図９は、ステーション２６Ａおよび２６Ｂがｘ軸上に離隔して配置され、無線端末３０が位置Ａから位置Ｄへｘ方向に移動する様子を示している。この間、アクセスポイント２４が無線端末３０にダミーフレームを送信し、無線端末３０がダミーフレームに応答してＡＣＫを送信しているものとする。
【００８８】
無線端末３０が位置Ｂに達すると、無線端末３０がステーション２６Ａに最も接近した状態であるため、ステーション２６Ａが計測する信号強度が最大になる。続いて、無線端末３０が位置Ｃに達すると、無線端末３０がステーション２６Ｂに最も接近した状態であるため、ステーション２６Ｂが計測する信号強度が最大になる。
【００８９】
そこで、検出部２６０は、ステーション２６Ａとステーション２６Ｂのどちらが信号強度が最大になったかを判断することにより、近接操作に加えて、無線端末３０が位置Ａから位置Ｄの方向（ｘ方向）へ移動したのか、あるいは無線端末３０が位置Ｄから位置Ａの方向（負のｘ方向）へ移動したのかを検出することができる。すなわち、検出部２６０は、無線端末３０の動きがｘ方向へのベクトル成分を含んでいるか否かを検出することができる。
【００９０】
または、ステーション２６Ａにおける信号強度が指数関数的に減少し、ステーション２６Ｂにおける信号強度が指数関数的に増加しているときは、無線端末３０がステーション２６Ａから離れステーション２６Ｂに近づいていると考えられる。したがって、検出部２６０は、各ステーション２６における信号強度の変化に基づいて、無線端末３０の動きがｘ方向へのベクトル成分を含んでいるか否かを検出することができる。
【００９１】
このように、本実施形態にかかる動き検出システムによれば、無線端末３０の近接操作に加えて、無線端末３０の動きがｘ方向へのベクトル成分を含んでいるか否かを検出することが可能である。さらに、ステーション２６を多数設ければ、無線端末３０のより複雑な動きを検出できる。例えば、ステーション２６をｙ軸方向にも設ければ、無線端末３０の動きのｘ方向成分およびｙ方向成分を検出できるため、無線端末３０がｘ−ｙ平面上で円や四角を描くような動きを検出可能である。また、ステーション２６をｙ軸方向およびｚ軸方向にも設ければ、無線端末３０の３次元の動きを適確に検出することができる。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９３】
例えば、上記第一の実施形態では、動き検出装置２０がアクセスポイント２４とステーション２６とで分離構成される場合を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、動き検出装置２０は、アクセスポイント２４とステーション２６とが一体構成されるようにしてもよい。
【００９４】
また、上記第一の実施形態では、ステーション２６が計測数判断部２５０、検出部２６０、処理実行部２８０などを備える場合を説明したが、アクセスポイント２４側に設けてもよい。
【００９５】
また、上記第一の実施形態では、検出部２６０が、計測データが指数関数的に変化しているか否かに基づいて近接操作を検出する場合を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、検出部２６０は、計測データが２次関数的、あるいは高次関数的に変化しているか否かに基づいて近接操作を検出するようにしてもよい。また、図７のように縦軸に受信電力（ｄＢｍ）をとった場合、指数関数曲線Ｆは一次関数的な直線であってもよい。
【００９６】
また、本明細書の動き検出装置２０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる動き検出システムの構成を示した説明図である。
【図２】インフラストラクチャーモードにおけるデータ送信の様子を示した説明図である。
【図３】同実施形態にかかる動き検出装置の構成を示したブロック図である。
【図４】同実施形態にかかるアクセスポイントと無線端末の信号の送受信の様子を示した説明図である。
【図５】ダミーフレームとＡＣＫが送受信されるより詳細な様子を示した説明図である。
【図６】同実施形態にかかる計測部が計測した信号強度の変化の様子を示した特性図である。
【図７】同実施形態にかかる検出部が無線端末の近接操作を検出する過程を示した説明図である。
【図８】同実施形態にかかるにかかる動き検出装置の動作の流れを示したフローチャートである。
【図９】本発明の第二の実施形態にかかる動き検出システムの構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０        動き検出システム
２０        動き検出装置
２４        アクセスポイント
２６        ステーション
３０        無線端末
２１４      ダミーフレーム生成部
２１８      経過時間判断部
２３０      計測部
２５０      計測数判断部
２６０      検出部
【図１】
2008054238.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008054238.tif 000011
【図６】
2008054238.tif 000012
【図７】
2008054238.tif 000013
【図８】
2008054238.tif 000014
【図９】
2008054238.tif 000015